KR101156013B1 - 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결부에서의 강성저하를 방지하기 위한 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 2열 이상 배치된 거더를 횡방향으로 연결하되, 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이에 대응하는 간격을 두면서, 상면이 상기 프리캐스트 바닥판을 지지할 수 있는 높이가 되도록 가로보를 설치하는 가로보 설치단계와; 상기 가로보의 상면과 상기 거더의 상면에 의해 둘레가 지지되도록 상기 프리캐스트 바닥판을 거치시키는 부분바닥판 설치단계를; 포함하여, 프리캐스트 바닥판 사이를 가로보의 폭의 범위 내에서 자유 자재로 이격시켜 배치시킬 수 있고, 프리캐스트 바닥판의 종방향으로의 사잇 공간 내에 충전재 또는 현장타설 콘크리트를 완전히 채울 수 있으므로, 프리캐스트 바닥판을 이용하여 교량의 바닥판을 시공하더라도, 프리캐스트 바닥판의 연결 부위에서 빈 공간이나 틈새가 발생되지 않고 바닥판 콘크리트가 연속한 상태로 시공되므로, 프리캐스트 바닥판의 연결부위에서 종방향 강성이 다른 부위에서의 종방향 강성과 일정하게 연속하여 유지할 수 있는 교량의 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조를 제공한다.

Description

프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조 {METHOD OF CONSTRUCTING BRIDE DECK USING PRECAST CONCRETE DECK AND BRIDGE SUPERSTRUCTURE THEREOF}

본 발명은 연결부에서의 강성저하를 방지하기 위한 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 프리캐스트 바닥판을 이용하여 교량의 바닥판을 시공하는 데 있어서 그 연결 부위에 빈 공간이나 틈새가 발생되는 것을 완전히 배제하여 바닥판의 강성이 연결부위에서 저하되는 것을 방지할 수 있는 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 교각 상에 다수의 거더를 횡방향으로 거치한 후, 횡방향으로 인접한 거더를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보를 설치한 다음에, 거더의 상면에 바닥판 콘크리트를 합성하여 시공된다. 그리고 교량을 시공하는 데 있어서, 거더에 바닥판 콘크리트를 합성하기 위해서 통상적으로는 거더의 상면에 바닥판 콘크리트를 타설할 수 있는 거푸집을 설치하고 있다. 그러나 이러한 거푸집은 바닥판 콘크리트의 바닥면과 측면을 감싸도록 설치되어야 하고 고소에서 작업이 이루어지며, 바닥판 콘크리트가 양생되고 난 이후에는 제거되어야 하므로, 작업시간이나 작업조건 및 안전성 측면에서 많은 문제점을 내포하고 있다는 것은 주지의 사실이다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 방법의 일환으로, 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 이용하여 교량을 시공하는 방식이 제안되었다. 이에 따르면, 도1에 도시된 바와 같이, 거더(10)를 교각 상에 다수의 열로 거치시킨 다음, 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)을 거더(10)의 상면에 거치시킨 후, 이들 콘크리트 바닥판(20)의 종방향으로의 연결부위를 무수축 몰탈 등의 충전재(30)로 채우는 방식에 의해 바닥판 콘크리트를 제작한다.

이 때, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)에는 거더(10)의 상부플랜지로부터 돌출된 스터드(12)를 수용하는 구멍(22)이 형성되어, 거더(10)와 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 합성 정도를 높인다. 그리고, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)에 철근(21)이 배근되고, 종방향으로 돌출된 철근의 일부는 인접한 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)과의 연결 강성을 보강한다.

프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)은 최종적으로 시공되는 바닥판 콘크리트의 전체 두께로 형성되어, 이들(20) 사이의 간극을 충전재로 채우고, 프리캐스트 바닥판 콘크리트의 표면을 포장하는 것에 의하여 바닥판의 시공을 행할 수 있다. 또는, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)은 최종적으로 시공되는 바닥판 콘크리트의 일부 두께로 형성되어, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20) 사이와 그 상부를 현장타설 콘크리트로 채워 바닥판 콘크리트를 시공할 수도 있다. 후자의 경우에는 프리캐스트 바닥판 콘크리트(20)가 현장타설 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집의 바닥면 역할을 하므로, 거푸집의 시공이 보다 간편해지는 잇점이 얻어진다.

그러나, 상기와 같이, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)을 이용하여 교량의 바닥판을 시공하는 것은 여러 장점이 있지만, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 종방향 연결부는 30a로 표시된 간극(35)만큼 하측의 빈 공간이 생길 수밖에 없는 문제가 있다.

즉, 도2a에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 하측의 맞닿는 부위는 완전히 밀착될 수 없으므로, 간극(35)에 밀봉재(31)를 삽입한 상태로 종방향으로 인접한 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 사잇 공간을 충전재(30)로 충전한다. 그러나, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 종방향으로의 연결 부위의 하측 부위에는 여전히 간극(35)에 의한 빈공간이 남게 되므로, 종방향으로의 휨 강성이 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 종방향으로의 연결 부위에서 저하되는 문제점이 야기된다.

프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 연결부위에서 종방향 강성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 도2b에 도시된 바와 같이 종방향으로 인접한 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20')으로부터 노출된 철근(21x)이 서로 얽혀지도록 체결시켜 종방향 강성을 보강하는 구성이 제안되었다. 그러나, 이와 같이 노출 철근(21x)으로 종방향 강성을 보강하더라도, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20')의 연결 부위의 상측이 보강될 뿐 연결 부위의 하측에는 여전히 간극(35)에 의해 빈 공간으로 남으므로, 프리캐스트 콘크리트 바닥판(20)의 연결 부위에서 종방향 강성이 불균일해지는 문제가 있었다.

단순교 형태가 아니라 연속화 교량에서는 교량의 바닥판에 부모멘트가 크게 작용하므로, 상기와 같은 문제점은 연속화 교량에서 더욱 심화되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 프리캐스트 바닥판을 이용하여 교량의 바닥판을 시공하더라도 바닥판끼리의 연결 부위에서 빈 공간이나 틈새가 발생되는 것을 방지하여 강성의 저하가 발생되지 않도록 하는 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법 및 이에 의해 시공된 교량의 상부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 교량의 바닥판을 프리캐스트 바닥판으로 시공함에 따라 거푸집의 설치 및 해체에 따른 종래의 안전성 문제를 근본적으로 해결하는 것을 목적으로 하며, 동시에 시공성을 향상시키면서도 연결 부위에서 강성이 저하되거나 불균일해지는 문제를 근본적으로 해소하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연속화된 교량의 바닥판에도 프리캐스트 바닥판을 이용하여 시공할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 바닥판의 연결부 구조 및 이의 시공 방법으로서, 2열 이상 나란하게 배치된 거더를 횡방향으로 연결하되, 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이에 대응하는 간격을 두면서, 상면이 상기 프리캐스트 바닥판을 지지할 수 있는 높이가 되도록 가로보를 설치하는 가로보 설치단계와; 상기 가로보의 상면과 상기 거더의 상면에 의해 둘레가 지지되도록 상기 프리캐스트 바닥판을 거치시키는 부분바닥판 설치단계를; 포함하여 구성되어, 상기 프리캐스트 바닥판의 종방향 연결부에 상기 가로보가 설치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법을 제공한다.

이와 같이, 프리캐스트 바닥판의 둘레가 가로보와 거더에 의해 지지되도록 설치됨으로써, 프리캐스트 바닥판 사이를 가로보의 폭만큼 이격시켜 배치시킬 수 있고, 프리캐스트 바닥판의 사이에 충전재 또는 현장타설 콘크리트로 채우는 것에 의해, 종래의 프리캐스트 바닥판의 종방향 연결 부위에 빈 공간의 간극이 발생되는 것을 완전히 방지할 수 있게 되는 것이다.

이를 통해, 본 발명은 프리캐스트 바닥판 사이의 빈 공간에 의하여 종방향 강성이 저하되거나 불균일해지는 문제를 해소할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기 가로보는 상기 거더를 횡방향으로 연결하여 하중을 지지하는 내력 가로보(통상적으로 설치되는 가로보로서 윤하중의 횡분배에 기여)로 구성될 수도 있고, 프리캐스트 바닥판을 거치시키는 작은 크기의 비내력 가로보(프리캐스트 바닥판의 연결성 확보를 위한 것으로서 윤하중의 횡분배 기여도 경미)로 구성될 수도 있으며, 내력 가로보와 비내력 가로보를 혼용하여 구성될 수도 있다. 즉, 교량의 거더에 윤하중을 분배하는 내력 가로보의 사이에 프리캐스트 바닥판을 거치시키기 위한 비내력 가로보를 소정의 간격으로 설치하는 조합이 보다 바람직하다.

이 때, 거더의 재질이 콘크리트인 경우에는, 거더의 상부 플랜지 등에 가로보를 거치시킬 수 있는 블록아웃부를 마련하는 단계를 구비하여, 상기 비내력 가로보를 상기 블록아웃부에 양단 지지되도록 거치시키는 것에 의하여 간단히 설치할 수 있다. 비내력 가로보는 콘크리트로 제작된 것일 수도 있지만, 강재, 합판 등 프리캐스트 바닥판을 거치시킬 수 있는 형태로 제작되면 어떠한 재료도 가능하다.

한편, 거더가 강재 거더이거나 강재거더를 둘러싸도록 콘크리트가 합성된 강합성 거더인 경우에는, 상기 가로보는 상기 거더의 측면에 용접이나 볼트 등으로 결합되는 강재재질의 가로보일 수 있다.

그리고, 교량의 양 끝단이 교량의 종방향으로의 배열 방향과 수직으로 배열되지 않는 사교(斜橋)인 경우에는, 양 끝단에 배치되는 프리캐스트 바닥판은 가로보와 거더에 의해 지지되는 모양이 직사각형 형태가 아니라 삼각형 또는 사다리꼴 형태가 된다. 따라서, 본 발명에 사용되는 프리캐스트 바닥판은 직사각형 형태에 국한하지 않으며, 교량의 배열 형태에 따라 삼각형이나 사다리꼴 형태를 포함한다.

그리고, 교량이 사교인 경우에는, 교량의 종방향으로의 배열방향과 상부 구조의 양 끝단부와 예각으로 경사지게 배열되며, 따라서 상기 거더가 3열 이상으로 형성되더라도 횡방향으로 인접하는 2개의 거더를 연결하는 상기 가로보는 횡방향으로 인접한 가로보와 일직선 상으로 배열하는 것이 바람직하다. 이는 그 위에 놓여지는 프리캐스트 바닥판의 구조적 연결성을 보다 용이하게 하기 위한 것이다.

상기 프리캐스트 바닥판의 종방향의 사잇 공간에는 상기 프리캐스트 바닥판 콘크리트로부터 돌출된 철근이 위치하여, 프리캐스트 바닥판과 유사한 종방향의 강성을 연결 부위에서도 그대로 구현된다.

한편, 상기 프리캐스트 바닥판은 상기 바닥판의 일부 두께로만 형성되는 부분단면 바닥판으로 형성될 수도 있으며, 이 경우에는 상기 프리캐스트 바닥판의 상측에 현장타설 콘크리트를 타설하여 교량의 바닥판을 시공하는 바닥판 시공단계를 추가적으로 포함한다.

상기 프리캐스트 바닥판은 상기 바닥판의 전체 두께로 형성되는 전단면 바닥판으로 설치될 수도 있다. 이 경우에는, 상기 프리캐스트 바닥판의 사이 공간을 충전재로 채우는 단계를 추가적으로 포함한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '프리캐스트 바닥판'은 콘크리트가 주재료로 제작된 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 주로 지칭하지만, 그 주재료가 다른 재료로 제작되어 바닥판의 시공에 바닥판의 일부로 사용되면서 외형이 정해진 굳어진 형태로 미리 제작된 것을 모두 포함한다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 횡방향으로 2열 이상 배열된 거더와; 상기 거더를 횡방향으로 연결하되, 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이에 대응하는 간격을 두면서, 상면이 상기 프리캐스트 바닥판을 지지할 수 있는 높이가 되도록 설치된 가로보와; 상기 가로보의 상면과 상기 거더의 상면에 의해 둘레가 지지되도록 설치된 다수의 상기 프리캐스트 바닥판과; 상기 프리캐스트 바닥판으로부터 노출되어 상기 프리캐스트 바닥판의 종방향으로의 사잇 공간에 위치하는 철근을; 포함하여 구성되고, 상기 프리캐스트 바닥판의 종방향으로의 사잇 공간을 충전재 또는 콘크리트로 채운 상태로 시공되는 교량의 상부구조를 제공한다.

이를 통해, 본 발명은 프리캐스트 바닥판의 모든 둘레가 가로보와 거더에 의해 지지되도록 설치됨으로써, 프리캐스트 바닥판 사이를 가로보의 폭만큼 이격시켜 배치시킬 수 있고, 프리캐스트 바닥판의 사잇 공간을 충전재 또는 현장타설 콘크리트로 완전히 채우는 것이 가능해지므로, 프리캐스트 바닥판의 종방향의 연결 부위에 빈 공간의 간극이 남지 않도록 제작할 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 따른 교량의 상부 구조는 프리캐스트 바닥판을 이용하여 신속하고 간단한 공정으로 교량의 바닥판을 시공할 수 있으면서, 프리캐스트 바닥판의 종방향 사잇 공간에서도 일정한 종방향의 강성을 구현할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이에 대응하는 간격으로 가로보를 설치한 후, 프리캐스트 바닥판의 모든 둘레가 거더와 가로보에 의해 지지되도록 설치함으로써, 프리캐스트 바닥판 사이를 가로보의 폭의 범위 내에서 자유 자재로 이격시켜 배치시킬 수 있고, 프리캐스트 바닥판의 종방향으로의 사잇 공간 내에 충전재 또는 현장타설 콘크리트를 완전히 채울 수 있으므로, 종래의 프리캐스트 바닥판의 종방향의 연결 부위에 빈 공간의 간극이 발생되는 문제점을 해소할 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 프리캐스트 바닥판을 이용하여 교량의 바닥판을 시공하더라도, 프리캐스트 바닥판의 연결 부위에서 빈 공간이나 틈새가 발생되지 않고 바닥판 콘크리트가 연속한 상태로 시공되므로, 프리캐스트 바닥판의 연결부위에서 종방향 강성이 다른 부위에서의 종방향 강성과 일정하게 연속하여 유지할 수 있게 된다.

이를 통해, 본 발명은 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이를 짧게 제작하더라도 그 연결 부위에서 일정한 강성이 유지되므로, 향상된 시공성을 가지면서도 바닥판의 지지 능력을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 종방향으로 배열되는 프리캐스트 바닥판의 사잇 공간에서 높은 강성이 유지되므로, 부모멘트가 크게 작용하는 연속 교량의 교각 상측에도 적용할 수 있으며, 거푸집의 설치 및 해체와 관련된 작업시간의 단축 및 안전성 확보 등 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 이용한 교량의 바닥판 시공 상태를 도시한 사시도
도2a 및 도2b는 도1의 'A'부분의 확대도
도3은 발명의 일 실시예에 따른 교량의 프리캐스트 바닥판의 시공 방법에 의해 제작된 교량의 구성을 도시한 정면도
도4a 내지 도4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량의 프리캐스트 바닥판의 시공 방법을 순차적으로 도시한 도면
도5a는 도4b의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도
도5b 및 도5c는 본 발명의 또 다른 형태의 바닥판 시공 상태를 도시한 도4b의 절단선Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도
도6은 도5b의 비내력 가로보의 형상을 도시한 사시도
도7은 도5c의 비내력 가로보의 형상을 도시한 사시도
도8은 도4d에 적용될 수 있는 프리캐스트 바닥판의 일례를 도시한 도면
도9는 도4e에 도시된 공정에서 전체두께 프리캐스트 바닥판이 적용된 상태를 도시한 도면
도10은 도9에서 충전재가 충전된 상태를 도시한 도면
도11은 본 발명에 따른 시공 방법을 사교에 적용한 것으로서 프리캐스트 바닥판이 설치된 상태를 도시한 도면

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량의 상부구조 및 그 시공 방법에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량의 상부구조(100)는 교각(50)의 상부에 횡방향으로 2열 이상 배열된 거더(110)와, 거더(110)를 횡방향으로 연결하되 프리캐스트 바닥판(130)의 종방향 길이(L)에 대응하는 간격(L')을 두면서 상면이 상기 프리캐스트 바닥판(130)을 지지할 수 있는 높이가 되도록 설치된 가로보(121, 122; 120)와, 가로보(120)의 상면과 거더(110)의 상면에 의해 둘레가 지지되도록 거치된 다수의 상기 프리캐스트 바닥판(130)과, 프리캐스트 바닥판(130)의 상측에 현장타설된 바닥판(140)으로 구성된다.

상기 거더(110)는 콘크리트를 주재료로 하는 콘크리트 거더, I형 단면이나 박스 단면의 강재 거더, 강재 거더를 둘러싸도록 콘크리트가 합성된 강합성 거더가 모두 적용될 수 있다.

상기 가로보(120)는 횡방향으로 인접한 거더(110)를 연결하여 윤하중을 분배시키는 내력 가로보(121)와, 프리캐스트 바닥판(130)의 둘레를 지지하기 위하여 거더(110)사이에 횡방향으로 지지된 비내력 가로보(122)로 구성된다.

교량의 형식과 사용 조건에 따라 내력 가로보(121)의 간격이 충분히 조밀한 경우에는 내력 가로보(121)에 의해서만 프리캐스트 바닥판(130)의 둘레가 지지되도록 할 수도 있다. 그리고, 교량의 형식과 사용 조건에 따라 내력 가로보(121)가 사용되지 않는 경우에는 비내력 가로보(122)에 의해서만 프리캐스트 바닥판(130)의 둘레를 지지할 수도 있다. 내력 가로보(121)는 교량의 형식과 사용 조건에 따라 충분히 큰 단면을 갖지만, 비내력 가로보(122)는 프리캐스트 바닥판(130)의 둘레를 지지하는 데 사용되므로 작은 단면으로 형성될 수 있다.

이 때, 비내력 가로보(122)를 설치하는 데 있어서, 거더(110)의 상부 플랜지 영역이 콘크리트로 형성되는 경우에는, 상부 플랜지에 블록아웃부(112)를 미리 마련하여 블럭아웃부(112)에 비내력 가로보(122)를 거치하는 것에 의해 간단히 비내력 가로보(122)를 설치할 수 있다. 따라서, 블록아웃부(112)에 의해 양단 거치되는 비내력 가로보(122)는 프리캐스트 바닥판(130)과 밀착할 수 있는 다양한 재질, 예컨대 콘크리트, 강재, 합판, 플라스틱 등으로 제작될 수 있다. 비내력 가로보(122)의 상면이 프리캐스트 바닥판(130)의 저면과 밀착하도록 비내력 가로보(122)의 상면은 거더(110)의 상면과 같은 높이가 되도록 설치되는 것이 좋다.

거더(110)의 상부 플랜지 영역이 강재로 형성되는 경우에는, 비내력 가로보(122)는 거더(110)의 상부 플랜지 영역에 비내력 가로보(122)를 양단지지할 수 있는 수용부를 마련하여 비내력 가로보(122)를 설치할 수 있다. 본 발명의 다른 형태에 따르면, 비내력 가로보(122)의 설치의 편의를 위하여, 강재로 제작된 비내력 가로보(122)를 용접이나 볼트 등의 다양한 방식으로 거더의 강재 부분에 결합시켜 비내력 가로보(122)를 설치할 수도 있다.

본 명세서에서 '상부 플랜지 영역'이라는 용어는 거더의 상부 플랜지 뿐만 아니라 '상부 플랜지와 인접한 복부'를 포함하는 의미로 사용된 것이다.

상기 프리캐스트 바닥판(130)은 거더(110)의 상면과 가로보(120)의 상면에 의해 그 둘레가 모두 지지된다. 따라서, 프리캐스트 바닥판(130)은 종방향으로 인접한 다른 프리캐스트 바닥판(130)과 밀착 배열되지 않고 가로보(120)의 폭(w)만큼 여유를 갖고 이격 배치될 수 있다. 도4d에 도시된 바와 같이 프리캐스트 바닥판(130)은 교량의 최종 바닥판 두께(H2)보다 얇은 두께(H1)로 형성된 것이 단위 면적당 중량이 가벼우므로 작업이 용이해진다는 측면에서 유리하다. 그러나, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 교량의 최종 바닥판 두께(H2)로 형성되어 현장타설 콘크리트를 타설하는 공정을 배제하도록 프리캐스트 바닥판(230)이 구성될 수도 있다.

프리캐스트 바닥판(130)은 도8에 도시된 바와 같이 콘크리트를 주재료로 하여 내부에 종방향 철근(131)과 횡방향 철근(133)이 내설되어 강도가 보강된다. 종방향 철근(131)의 일부(131a)는 바깥으로 노출되어 종방향의 사잇 공간에서 종방향으로 인접한 다른 프리캐스트 바닥판(130)으로부터 노출된 다른 종방향 철근과 결속되는 것 등에 의하여 강성을 보강한다. 프리캐스트 바닥판(130)은 콘크리트를 주재료로 내부에 철근(131, 133)이 배근되어 공장 등에서 미리 정형화된 형태로 제작되지만, 교량의 바닥판으로 사용될 수 있는 다른 재료를 주재료로 제작될 수도 있다.

상기 현장타설 바닥판(140)은 바닥판의 전체 두께(H2)보다 얇은 프리캐스트 바닥판(130)을 사용하는 경우에 프리캐스트 바닥판(130)의 사잇 공간과 그 상측 공간(140v)에 철근(141, 142)을 배근한 후 굳지 않은 현장타설 콘크리트를 타설하여 양생되어 형성된다. 이때, 현장타설 콘크리트를 수용하는 거푸집을 설치하는 데 있어서, 거더(110)와 프리캐스트 바닥판(130)이 타설되는 콘크리트의 바닥면을 형성하므로, 거푸집은 현장타설 콘크리트를 수용하는 공간의 측면에 대해서만 설치하면 된다. 따라서, 거푸집의 시공 시간과 해체 시간이 단축되며 거푸집을 제작하는 데 소요되는 비용도 절감할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 바닥판을 이용한 교량의 바닥판 시공 방법을 순차적으로 상술한다.

단계 1: 먼저, 도4a에 도시된 바와 같이 교량의 바닥판의 폭에 대응하는 다수의 열로 거더(110)를 교각(50)상에 배치한다. 이 때, 거더(110)의 상부 플랜지 영역이 콘크리트로 형성되는 경우에는 상면에 미리 블록아웃부(112)가 마련된다. 그리고, 횡방향으로 인접한 거더(110)를 연결하여 윤하중을 분배하는 내력 가로보(121)를 시공한다. 이 때, 비내력 가로보(122)가 설치될 블록아웃부(112)와 내력 가로보(121) 사이의 간격(L')은 프리캐스트 바닥판(130)의 종방향 길이(L)에 비하여 약간 작은 길이로 정해진다.

단계 2: 그리고 나서, 도4b에 도시된 바와 같이 거더(110)에 형성된 블록아웃부(112)에 비내력 가로보(122)를 거치시킨다(도4b에는 비내력 가로보(122) 중 하나가 설치되지 않은 형태로 도시되어 있음). 이 때, 비내력 가로보(122)는 단순히 거치시킬 수도 있고, 접착성이 있는 물질을 블록아웃부(112)에 도포하여 완전히 결합시킬 수도 있다.

상기 거더(110)가 콘크리트를 주재료로 하는 콘크리트 거더인 경우에는, 도5a에 도시된 바와 같이 블록아웃부에 부합하는 형상을 갖는 비내력 가로보(122)를 거더(110)의 블록아웃부(112)에 거치시키는 것에 의해 비내력 가로보(122)를 설치할 수 있다. 이 때, 블록아웃부(112)의 깊이(t2)는 거더(110)의 상부 플랜지의 높이(t1)의 1/4 내지 2/3정도의 두께로 설정되어, 상부 플랜지의 강도가 저하되지 않으면서 비내력 가로보(122)를 안정적으로 거치시킨다.

상기 거더가 I형 단면이나 박스 단면으로서 상부 플랜지(210a)가 복부(210b)에 비하여 측방향으로 돌출된 강재 거더(210)이거나 강재거더를 둘러싸도록 시공되는 강합성 거더인 경우에는, 도5a에 도시된 블록아웃부(112)를 두는 대신에, 도6에 도시된 비내력 가로보(222)를 거더(210)에 용접 등의 방식으로 결합시킨다. 이 때, 비내력 가로보(222)는 프리캐스트 바닥판(130)이 거치되는 상판(222a)의 폭이 하판(222b)의 두께에 비하여 크도록 형성된 'T'자형 단면의 강재로 형성되어, 도5b에 도시된 바와 같이 상판(222a)의 양면(221a1)은 거더(210)의 상부플랜지(210a)의 측면에 접촉하고, 하판(222b)의 양면(222b1)은 거더(210)의 복부(210b)에 접촉하며, 하판(222b)의 상면(222b2)은 거더(210)의 상부플랜지(210b)의 저면에 접촉하도록 결합된다. 이 때, 용접 등이 이루어지는 면은 이들 접촉면 중 어느 하나 이상에서 행해질 수 있다. 한편, 내력 가로보는 비내력 가로보(222)의 위치로부터 L'만큼 이격된 위치에 강재(210)의 하부 플랜지(210c)의 상면에 지지되도록 결합될 수 있다.

상기 거더가 충분한 접합 면적을 갖는 상현재(210a')를 구비한 트러스 거더(210')인 경우에도, 도5a에 도시된 블록아웃부(112)를 상현재(210a') 또는 상현재(210a')와 하현재(210b')를 연결하는 연결재(210f')에 미리 형성하는 대신에 도7에 도시된 비내력 가로보(222')를 거더(210')에 용접 등의 방식으로 결합시킨다. 이 때, 비내력 가로보(222')는 상현재(210a')의 측면에 용접 등의 방식으로 결합되므로, 프리캐스트 바닥판(130)이 거치되는 상판(222a')의 길이와 하판(222b)의 길이가 동일한 'T'자형 단면의 강재로 형성되어, 도5c에 도시된 바와 같이 비내력 가로보(222')의 양면(222s')이 접촉한 상태로 접촉면의 일부에서 상호 접합된다. 한편, 내력 가로보는 비내력 가로보(222')의 위치로부터 L'만큼 이격된 위치에 강재(210')의 하현재(210b')의 상면에 지지되도록 결합될 수 있다. 도면 중 미설명 부호인 210c'와 210d'는 상현재(210a')와 하현재(210b')를 수평 방향으로 연결하는 수평 연결재이다.

상기와 같이 다양한 형태의 거더(110, 210, 210',...: 이하에서는, 이들에 대한 도면부호를 편의상 모두 '110'으로 표기함)에 대하여 프리캐스트 바닥판(130)의 종방향 길이(L)에 대응하는 간격(L')으로 가로보(120)의 설치를 행할 수 있다.

단계 3: 그리고 나서, 도4c에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 바닥판(130)이 거더(110)와 가로보(120)에 의해 지지되도록 프리캐스트 바닥판(130)을 거더(110)의 상면에 거치시킨다. 도4c는 거더(110) 및 가로보(120)에 지지되도록 프리캐스트 바닥판(130)을 거치한 상태를 도4b의 'B'부분에 대한 확대도이다. 이에 따라, 프리캐스트 바닥판(130)의 모든 둘레는 거더(110)와 가로보(120)에 의해 모두 지지된 상태가 된다.

단계 4: 그리고 나서, 도4d에 도시된 바와 같이, 종방향으로 배열된 프리캐스트 바닥판(130)의 사잇 공간에서 프리캐스트 바닥판(130)의 바깥으로 노출된 노출 철근(131a)을 상호 결속하고, 횡방향으로도 철근(55)을 배근한다. 이를 통해, 프리캐스트 바닥판(130)의 종방향 연결 부위에서 철근 등(131a, 55)에 의해 강도가 보강된다. 도면중 미설명 부호인 131은 프리캐스트 바닥판(130)에 설치된 종방향 철근이고, 미설명 부호인 132는 현장타설 콘크리트와의 결합력을 높이도록 상방으로 노출된 철근이며, 미설명 부호인 133은 프리캐스트 바닥판(130)에 내설된 횡방향 철근이다.

한편, 도4d에는 프리캐스트 바닥판(130)이 최종 바닥판의 두께(H2)보다 작은 두께(H1)를 갖는 반단면 프리캐스트 바닥판을 설치하였지만, 도9에 도시된 바와 같이, 최종 바닥판의 두께(H2)를 갖는 전단면 프리캐스트 바닥판(230)이 설치될 수도 있다. 이 경우에도 철근 등(231a, 55)을 유사하게 결속 고정 설치할 수 있다. 도면중 미설명 부호인 231, 232는 프리캐스트 바닥판(230)에 설치된 종방향 철근이고, 미설명 부호인 233은 프리캐스트 바닥판(230)에 설치된 횡방향 철근이다.

도9에는 'T'자형 단면의 강재로 이루어진 비내력 가로보(222)가 설치된 것을 예로 들고, 도4d에는 판상 형태의 비내력 가로보(122)가 설치된 것을 예로 들었으나, 강재로 이루어진 가로보(222)에도 반단면 프리캐스트 바닥판(130)이 설치될 수 있고, 판상 형태의 비내력 가로보(122)에도 전단면 프리캐스트 바닥판(230)이 설치될 수 있다.

단계 5: 그리고 나서, 거더(110)의 상측에 현장타설 콘크리트를 타설하여 도4e에 도시된 바와 같이 반단면 프리캐스트 바닥판(130)의 상측에 추가적인 현장타설 바닥판(140)을 합성하여, 바닥판의 두께가 예정된 높이(H2)에 이르도록 한다. 현장타설 바닥판(140)은 프리캐스트 바닥판(130)의 종방향 사잇 공간을 완전히 채우므로, 프리캐스트 바닥판(130)의 사이에 빈 공간이나 틈새가 남는 종래의 문제점이 전혀 발생하지 않는다. 따라서, 프리캐스트 바닥판(130)을 이용하여 바닥판(130, 140)을 시공하더라도 바닥판(130, 140)의 종방향 강성이 바닥판(130, 140) 전체에 걸쳐 균일하게 유지된다.

한편, 도10에 도시된 바와 같이 전단면 프리캐스트 바닥판(230)을 거더(110)와 가로보(120)에 설치한 경우에는, 현장타설 콘크리트를 타설하여 현장타설 바닥판(140)을 합성하거나, 또는 무수축 몰탈 등의 충전재(240)를 프리캐스트 바닥판(230)의 종방향 사잇 공간에 채우는 것도 가능하다.

단계 6: 그리고 나서, 현장타설 바닥판(140)이나 전단면 프리캐스트 바닥판(230)의 상면에 포장면(150, 250)을 포장하여 바닥판(130, 140)의 시공을 완성한다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 도11에 도시된 바와 같이, 교량 상부구조(300)의 양 끝단이 거더(310)의 종방향으로의 배열 방향과 경사각(u)을 이루는 사교(斜橋)에도 전술한 기술적 구성이 적용될 수 있다. 이 경우에, 내력 가로보(321)는 통상 그 설치방향이 경사각(u)과 일치되도록 배치된다. 또한, 거더(310)와 가로보(321, 122)에 의해 둘러싸인 모양이 직사각형 형태인 위치에는 직사각형 형태의 프리캐스트 바닥판(130)이 설치되지만, 양 끝단부처럼 거더(310)와 가로보(321, 122)에 의해 둘러싸인 모양이 삼각형 또는 사다리꼴 형태가 되는 위치에는 그 형상에 부합하는 삼각형 또는 사다리꼴 형태의 프리캐스트 바닥판(330)이 설치된다.

이 때, 가로보(321, 122)는 교량의 시작 지점으로부터 끝 지점에 이르는 영역에 걸쳐 내력 가로보(321)와 비내력 가로보(122)가 소정의 간격(L')으로 배치되므로, 사교에서는 상기 비내력 가로보(122)가 횡방향으로 일직선 형태로 배열되지 않을 수 있다. 다만, 도면에 도시되지 않았지만, 이들 가로보(321, 122)는 프리캐스트 바닥판(130) 사이의 연결성 확보를 위하여 횡방향으로 일직선 형태로 배열될 수도 있다.

도11에는 1경간의 교량의 상부 구조(300)가 도시되었지만, 2경간 이상의 사교의 경우라도 같은 개념을 확대하여 적용할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 상기 실시예에서는 단순교 형태의 교량 상부 구조를 예로 들어 설명하였지만, 연속교 형태의 교량에 대해서도 본 발명이 적용될 수 있음은 당해 기술 분야의 당업자에게 자명하다.

또한, 상기 실시예에서는 내력 가로보(121)를 설치하는 단계와 비내력 가로보(122)를 설치하는 단계가 순차적으로 이루어지는 경우를 예로 들었지만, 내력 가로보(122)와 비내력 가로보(122)는 동시에 행해질 수도 있다.

100, 200, 200', 300: 교량의 상부구조 110, 210, 210', 310: 거더
120: 가로보 121: 내력 가로보
122: 비내력 가로보 130, 230, 330: 프리캐스트 바닥판
140: 현장타설 바닥판 150: 포장면
L: 프리캐스트 바닥판 종방향 길이 L': 가로보 간격

Claims (10)

1. 2열 이상 배치된 거더를 횡방향으로 연결하되, 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이에 대응하는 간격을 두면서, 상면이 상기 프리캐스트 바닥판을 지지할 수 있는 높이가 되도록 가로보를 설치하는 가로보 설치단계와;
   상기 가로보의 상면과 상기 거더의 상면에 의해 둘레가 지지되도록 상기 프리캐스트 바닥판을 거치시키는 부분바닥판 설치단계를;
   포함하여 구성되어, 상기 프리캐스트 바닥판의 종방향 연결부에 상기 가로보가 설치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 바닥판 콘크리트를 이용한 교량 바닥판의 시공 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 가로보는,
   상기 거더를 횡방향으로 연결하여 지지하는 내력 가로보와, 상기 거더를 횡방향으로 거치되어 연결하는 비내력 가로보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 바닥판의 시공 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 거더에는 상기 비내력 가로보를 거치시킬 수 있는 블록아웃부를 마련하는 단계를;
   추가적으로 포함하여, 상기 가로보 설치단계는 상기 비내력 가로보를 상기 블록아웃부에 양단 지지되도록 거치시키는 것을 포함하는 교량 바닥판의 시공 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 거더는 강재를 일부 이상 구비한 거더이고, 상기 가로보는 상기 거더의 측면에 결합되는 강재 가로보인 것을 특징으로 하는 교량 바닥판의 시공 방법.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프리캐스트 바닥판은 상기 바닥판의 일부 두께로 형성되는 부분단면 바닥판이고;
   상기 프리캐스트 바닥판의 상측에 현장타설 콘크리트를 타설하여 설계두께의 바닥판을 완성하는 바닥판 시공단계를;
   추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 바닥판의 시공 방법.
   
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프리캐스트 바닥판은 상기 바닥판의 전체 두께로 형성되는 전단면 바닥판이고;
   상기 프리캐스트 바닥판의 사이 공간을 충전재로 채우는 단계를;
   추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 바닥판의 시공 방법.
   
7. 횡방향으로 2열 이상 배열된 거더와;
   상기 거더를 횡방향으로 연결하되, 프리캐스트 바닥판의 종방향 길이에 대응하는 간격을 두면서, 상면이 상기 프리캐스트 바닥판을 지지할 수 있는 높이가 되도록 설치된 가로보와;
   상기 가로보의 상면과 상기 거더의 상면에 의해 둘레가 지지되도록 설치된 다수의 상기 프리캐스트 바닥판과;
   상기 프리캐스트 바닥판으로부터 노출되어 상기 프리캐스트 바닥판의 종방향으로의 사잇 공간에 위치하는 철근을;
   포함하여 구성되고, 상기 프리캐스트 바닥판의 종방향으로의 사잇 공간을 충전재 또는 콘크리트로 채운 상태로 시공되는 교량의 상부구조.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 가로보는,
   상기 거더를 횡방향으로 연결하여 지지하는 내력 가로보와, 상기 거더를 횡방향으로 거치되어 연결하는 비내력 가로보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 상부구조.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 비내력 가로보의 양단을 거치시키는 블록 아웃부가 상기 거더에 마련된 것을 특징으로 하는 교량의 상부구조.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 거더는 강합성 거더이고, 상기 가로보는 상기 거더에 결합되는 강재 가로보인 것을 특징으로 하는 교량의 상부구조.

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