KR101156157B1

KR101156157B1 - 교량 슬래브용 프리캐스트 패널 및 이를 이용한 교량 슬래브 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR101156157B1
Application number: KR1020090055096A
Authority: KR
Inventors: 허규판; 허영웅
Original assignee: 주식회사 에이치케이파워텍
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2012-06-18
Also published as: KR20100136796A

Abstract

본 발명은 교각(4)의 상면간에 병렬 설치된 다수의 거더(6)들 사이에 일정간격으로 크로스빔(8)을 장치하고, 거더(6) 및 크로스빔(8)에 의해 형성된 상측 개방부를 덮는 프리캐스트 패널(12)들을 거더(6)와 크로스빔(8)에 4변 받침지지되게 설치한 후, 철근배근과 콘크리트 타설로 프리캐스트 패널(12)들과 일체로 합성슬래브(10)를 형성하되, 프리캐스트 패널(12)은 패널 본판(13)의 외연부에 보강용 헌치(14)가 일체로 형성되게 함으로서, 교량의 상부하중을 고루 분산시켜 교량을 안정적으로 지지하고, 교량의 크기가 증가하더라도 슬래브의 두께를 최소화하여 재료비를 절감할 수 있다.

보강용 헌치, 4변지지, 프리캐스트 패널, 전단연결재

Description

교량 슬래브용 프리캐스트 패널 및 이를 이용한 교량 슬래브 및 그 시공방법{PRECAST CONCRETE PLATE FOR BRIDGE SLAB AND BRIDGE SLAB USING THIS AND CONSTRUCTING METHOD OF BRIDGE SLAB USING THE SAME}

본 발명은 보강용 헌치가 형성된 프리캐스트 패널 및 이를 이용한 교량 슬래브 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적인 교량의 구조는 일정 간격을 두고 지면상에 설치되는 다수의 교각들과, 상기 교각들의 상면간에 일정간격을 두고 수평방향으로 병렬 배치되는 거더와, 상기 거더의 처짐 보강을 위해 각 인접된 거더 사이에 일정 간격을 두고 직교방향으로 형성되는 크로스빔과, 상기 거더의 상부에 타설, 양생되는 슬래브로 구성된다.

교량의 슬래브를 시공하기 위해서는 상기 거더들 사이에 거푸집과, 거푸집을 지지하기 위한 지지구조물을 설치하여야 하고, 그 상부에 콘크리트를 타설하여 양생하여서 이루어진다. 상기 거푸집 및 지지구조물은 교량의 슬래브를 양생하기 위한 틀로서, 시공이 완료된 후에는 모두 해체 및 제거된다.

그러나, 상기와 같은 교량 시공방법에서는, 현장에서 슬래브를 제작하게 되므로 품질관리에 어려움이 있었으며, 거푸집 제작, 콘크리트의 양생, 거푸집 및 지지구조물을 해체 등에 많은 시간이 소요되어 공사기간이 장기화된다는 문제점이 있었다.

또한, 최근 교량이 장대화되는 경향에 따라, 거더가 커지게 되고, 슬래브가 지탱해야 할 휨모멘트가 커지게 되고, 이로 인해 슬래브의 단면증가에 따른 자중이 증가하게 되고, 그로 인한 철근 배근양이 증가하는 등의 문제점이 발생하게 되고, 거푸집이 콘크리트의 자중에 의한 휨모멘트를 버티지 못하고 무너져버리는 문제점이 있다.

또한, 상기 거푸집의 저면쪽에는 줄을 연결하여 작업자가 이동 및 작업할 수 있는 작업발판을 설치하게 되는데, 주변의 여건을 고려할 때 제한적인 폭의 작업발판을 사용할 수 밖에 없어 작업 중 실족에 의한 추락사고의 위험이 상존하였다.

이와 같은 문제점들을 해소하기 위하여, 최근에는 현장타설 슬래브의 일부를 이뤄 완공후에도 제거할 필요가 없는 프리캐스트 패널을 적용하는 신공법이 개발되었다.

상기의 프리캐스트 패널은 현장이 아닌 공장에서 최적의 조건으로 제작가능하므로, 현장에서 시공한 콘크리트 제품에 비해 정도 및 강도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 거푸집 설치 및 제거에 따른 작업상의 번거로움을 개선하고, 실족에 의한 추락 등과 같은 작업상의 안전사고를 미리 방지하며, 공정단축에 의한 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 프리캐스트 패널 및 이를 이용한 교량 슬래브 및 그 시공방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 교량의 상부하중을 고루 분산시켜 교량을 안정적으로 지지하고, 교량의 크기가 증가하더라도 슬래브의 두께를 최소화할 수 있는 프리캐스트 패널 및 이를 이용한 교량 슬래브 및 그 시공방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교량 슬래브 시공방법은 교각의 상면간에 병렬 설치된 다수의 거더들 사이에 일정간격으로 크로스빔을 장치하고, 상기 거더 및 크로스빔에 의해 형성된 상측 개방부를 덮는 프리캐스트 패널들을 거더와 크로스빔에 4변 받침지지되게 설치한 후, 철근배근과 콘크리트 타설로 상기 프리캐스트 패널들과 일체로 합성슬래브를 형성하되, 상기 프리캐스트 패널은 패널 본판의 외연부에 보강용 헌치가 일체로 형성되게 함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교량 슬래브용 프리캐스트 패널은 패널 본판을 장방형으로 형성하고, 상기 패널 본판의 외연부에 보강용 헌치를 일체로 형성하여서 4변 받침지지되게 하되, 상기 보강용 헌치는 상기 패널 본판에서 15 ～45°의 절곡 경사각을 가지고, 상기 프리캐스트 패널 장변의 4～19%, 상기 프리캐스트 패널 단변의 5～31%의 폭을 가지도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 거푸집 설치 및 제거에 따른 작업상의 번거로움을 개선하고, 실족에 의한 추락 등과 같은 작업상의 안전사고를 미리 방지하며, 공정단축에 의한 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 교량의 상부하중을 고루 분산시켜 교량을 안정적으로 지지하고, 교량의 크기가 증가하더라도 슬래브의 두께를 최소화할 수 있어 재료비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 현장타설 슬래브의 일부를 이뤄 완공 후에도 제거할 필요가 없는 프리캐스트 패널을 적용하는 공법이다. 본 발명의 프리캐스트 패널은 교량의 거더 및 크로스빔에 대해 4변 받침지지되도록 헌치를 형성하여 교량의 상부하중을 거더 및 크로스빔으로 고루 분산시킬 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 시공방법에 의한 교량 구조물의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 시공방법에 의한 교량 구조물의 정면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명 프리캐 스트 패널의 평면도이고, 도 4는 도 3의 프리캐스트 패널의 측단면도이고, 도 5는 도 3의 프리캐스트 패널의 철근 배근도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 본 발명의 교량구조물(2)은 교각(4)의 상면간에 다수의 거더(6)를 등간격으로 병렬 거치하고, 거더(6) 사이에 일정간격으로 크로스빔(8)을 형성하고, 교량의 거더(6)상에 다수 프리캐스트 패널(12)을 격자형으로 배치하고, 프리캐스트 패널(12)들의 상부에 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여서 일체 구성한다.

교량의 거더(6)는 지면상에 설치된 교각(4)의 상면간에 일정간격을 두고 수평방향으로 병렬 거치한다. 각 인접 배치된 거더(6) 사이에는 거더(6)의 처짐보강을 위해 크로스빔(8)을 일정 간격으로 형성한다. 크로스빔(8)은 작업대차와 와이어를 이용하여 크로스빔 거푸집을 가설한 후, 크로스빔 거푸집내에 콘크리트를 타설하여서 형성한다. 그리고, 거더(6) 및 크로스빔(8)에 의해 형성된 상측 개방부에는 프리캐스트 패널(12)을 하나씩 밀접시켜 배치한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 프리캐스트 패널(12)은 콘크리트부재로 형성되며, 생산 전용 공장에서 미리 제작된 프리캐스팅 방식으로 제조된다. 프리캐스팅 방식으로 프리캐스트 패널(12)을 제작하는 경우, 최적의 조건에서 작업가능하며, 현장에서 시공한 콘크리트에 비해 정도 및 강도를 향상시킬 수 있다.

프리캐스트 패널(12)은 압축강도가 현장타설 슬래브 콘크리트의 압축강도와 동일하거나, 그 이상을 유지하도록 하는 것이 구조적으로 안정하다.

프리캐스트 패널(12)은 패널 본판(13)을 장방형으로 형성하고, 패널 본판(13)의 외연부에 보강용 헌치(14)를 일체 형성하여서 구성한다. 프리캐스트 패널(12)은 패널 본판(13)의 4변을 보강용 헌치(14)가 받침 지지하여서 내부 중공을 가질 수 있도록 형성된다. 패널 본판(13)의 내부에는 다수의 주근(18) 및 배력철근(16)을 배근하고, 주근(18) 및 배력철근(16)에는 패널 본판(13) 상면으로 일부 돌출 형성된 전단연결재(20)를 설치한다.

패널 본판(13)의 두께는 50㎜이상이고, 슬래브(10)의 두께의 60%이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 패널 본판(13)의 두께가 50㎜이하인 경우에는 그 단면이 너무 작아 전제척인 강도가 떨어짐으로 인해 운반하는 과정에서 균열이 발생할 수 있다. 또한, 패널 본판(13)의 두께가 슬래브(10)의 두께의 60%이상일 경우에는 하중이 많이 나가 운반이나 설치가 용이하지가 않고, 현장타설 콘크리트의 두께가 상대적으로 얇아지므로, 패널 본판(13)과의 이음부에 균열이 발생할 수 있다.

프리캐스트 패널(12)의 보강용 헌치(14)는 교량의 상부 부분에서 발생되는 하중이 거더(6)와 크로스빔(8)으로 고루 분산되도록 하여 슬래브(10)의 처침 현상을 방지하고, 구조적으로도 안정되게 지지하는 역할을 한다. 그리고, 슬래브(10)의 폭이 크지더라도, 두께를 최소화할 수 있어 재료비를 절약할 수 있는 장점이 있다.

다음으로, 보강용 헌치(14)를 패널 본판(13)의 2변에 형성할 경우(양단지지)와, 4변 모두에 형성할 경우에 프리캐스트 패널(12)이 받는 모멘트의 값과 패널 본판(13)의 소요두께를 범용 구조해석 프로그램을 사용하여 산출하였다. 프리캐스트 패널(12)의 길이(L)는 4.76m로 통일하고, 폭(W)을 2.4m, 3.5m, 4.5m로 하여 산출하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.

상기 표 1과 같이, 보강용 헌치(14)를 패널 본판(13)의 4변에 형성할 경우는 2변에 형성한 경우를 기준으로 했을 때와 비교하여 극한모멘트가 42～51%까지 감소하였으며, 설계시 제품 소요 두께를 69～89%까지 감소시킬 수 있었다.

상기와 같이, 보강용 헌치(14)를 패널 본판(13)의 4변 모두에 형성하는 것이 교량의 슬래브(10)가 받는 하중을 고루 분산시키고, 슬래브(10)의 폭이 크지더라도, 두께를 최소화할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

보강용 헌치(14)가 거더(6)와 크로스빔(8)에 4변 받침지지되어 교량의 상부 하중을 효과적으로 분산시키기 위해서는 패널 본판(13)에서 15～45°의 절곡 경사각(θ)으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 보강용 헌치(14)는 프리캐스트 패널(12) 장변(L)의 4～19%의 폭(a), 프리캐스트 패널(12) 단변(W)의 5～31%의 폭(b)으로 형성하는 것이 바람직하다.

패널 본판(13)의 내부에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 패널 본판(13)의 폭 방향으로 일정간격으로 배근되는 주근(18)과, 길이방향으로 일정간격을 두고 주근과 직교하도록 배근되는 배력철근(16)이 다수 매립된다. 주근(18) 및 배력철근(16)은 양단이 경사져 있어 패널 본판(13)에 일체 형성된 보강용 헌치(14)까지 배근된다. 주근(18) 및 배력철근(16)은 일반적으로 사용되는 이형철근을 사용할 수 있으며, 철근의 규격과 배치간격 등은 구조계산에 의해 적절히 선택할 수 있다.

그리고, 패널 본판(13)과 후 타설된 철근콘크리트 슬래브(10)의 일체거동을 유도하기 위한 방안으로, 주근(18) 및 배력철근(16)에는 일부가 패널 본판(13)의 상면으로 돌출 형성된 전단연결재(20)를 설치한다. 전단연결재(20)는 대략 "ㄷ자" 형태로 형성되어 주근(18) 및 배력철근(16)과 일체를 이루어 유기적으로 결합된다. 전단연결재(20)는 패널 본판(13)의 주근(18) 및 배력철근(16)과 같은 강도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조로 형성된 프리캐스트 패널(12)은 거더(6) 및 크로스빔(8)에 의해 형성된 상측 개방부의 적정위치에 하나씩 밀접시켜 배치한다. 이 경우, 프리캐스트 패널(12)이 접촉되는 거더(6)의 상면에는 프리캐스트 패널(12)이 미끄러지지 않고 안정적으로 설치될 수 있도록 시멘트 모르타르가 도포된다.

이와 같이, 프리캐스트 패널(12)의 설치가 완료된 후에는 프리캐스터 패널(12)들의 상부로 철근을 배근한 후, 그 상부에 콘크리트를 타설, 양생하게 되며, 적정시간 이후에는 프리캐스트 패널(12)과 후 타설 콘크리트가 일체로 완전 결합되어 합성슬래브(10) 구조를 이루게 된다.

상기와 같은 구성의 교량용 슬래브(10)는 거푸집을 이용하여 시공하는 방법에 비해 작업시간을 단축할 수 있으며, 교량의 상부하중을 고루 분산시켜 교량을 안정적으로 지지하고, 교량의 크기가 증가하더라도 슬래브(10)의 두께를 최소화할 수 있고 재료비를 절감할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

도 1은 본 발명의 시공방법에 의한 교량 구조물의 사시도,

도 2는 본 발명의 시공방법에 의한 교량 구조물의 정면도,

도 3은 본 발명 프리캐스트 패널의 정면도,

도 4는 본 발명 프리캐스트 패널의 측단면도,

도 5는 도 3의 프리캐스트 패널의 철근 배근도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 교량구조물 4 : 교각

6 : 거더 8 : 크로스빔

10 : 슬래브 12 : 프리캐스트 패널

14 : 보강용 헌치 16 : 배력철근

18 : 주근 20 : 전단연결재

Claims

교각(4)의 상면간에 병렬 설치된 다수의 거더(6)들 사이에 일정간격으로 크로스빔(8)을 장치하고, 거더(6) 및 크로스빔(8)에 의해 형성된 상측 개방부를 덮는 프리캐스트 패널(12)들을 거더(6)와 크로스빔(8)에 4변 받침지지되게 설치한 후, 철근배근과 콘크리트 타설로 프리캐스트 패널(12)들과 일체로 합성슬래브(10)를 형성하되, 프리캐스트 패널(12)은 패널 본판(13)의 외연부에 보강용 헌치(14)가 일체로 형성되게 함을 특징으로 하는 교량 슬래브 시공방법.
제1항에 있어서,

패널 본판(13)은 장방형으로 형성되고, 보강용 헌치(14)는 패널 본판(13)에서 15～45°의 절곡 경사각을 가지고, 프리캐스트 패널(12) 장변의 4～19%, 프리캐스트 패널(12) 단변의 5～31%의 폭을 가짐을 특징으로 하는 교량 슬래브 시공방법.
제1항에 있어서,

프리캐스트 패널(12)은 다수 주근(18) 및 배력철근(16)이 매립 배근되고 주근(18) 및 배력철근(16)에는 "ㄷ"자형의 전단연결재(20)를 설치하고 전단연결재(20)의 일부가 패널 본판(13)의 상면으로 돌출되게 함을 특징으로 하는 교량 슬래브 시공방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 교량 슬래브 시공방법에 의해 시공된 교량 슬래브.
패널 본판(13)을 장방형으로 형성하고, 패널 본판(13)의 외연부에 보강용 헌치(14)를 일체로 형성하여서 4변 받침지지되게 하되, 보강용 헌치(14)는 패널 본판(13)에서 15～45°의 절곡 경사각을 가지고, 프리캐스트 패널(12) 장변(L)의 4～19%, 프리캐스트 패널(12) 단변(W)의 5～31%의 폭을 가지도록 구성함을 특징으로 하는 교량 슬래브용 프리캐스트 패널.
제5항에 있어서,

패널 본판(13)은 다수 주근(18) 및 배력철근(16)이 매립 배근되고 주근(18) 및 배력철근(16)에는 "ㄷ"자형의 전단연결재(20)를 설치하고 전단연결재(20)의 일부가 패널 본판(13)의 상면으로 돌출되게 함을 특징으로 하는 교량 슬래브용 프리캐스트 패널.