KR101205761B1 - 높은 지지 능력을 가지면서 경량화된 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 교량의 저항 능력을 거의 향상시키지 못하면서도 시공 공정을 까다롭게 하고 공정 지연의 원인이 되며, 원인이 되가로보의 재료 분리 등의 문제를 야기하는 합성 거더의 복부 콘크리트를 제거함으로써, 교량의 지지 능력을 그대로 유지하면서 콘크리트의 사용량을 최소화하여 경제성이 만족되면서 시공성이 향상되고 경량화된 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

Description

높은 지지 능력을 가지면서 경량화된 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법 {UPPER STRUCTURE OF COMPOSITE GIRDER BRIDGE HAVING LOW-WEIGHED AND HIGH RESISTANCE CAPABILITY AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교량의 지지 능력에 거의 영향을 미치지 않는 콘크리트의 사용량을 최소화하여 교량의 지지 능력을 그대로 유지하면서도 교량의 중량 및 시공 재료의 사용량을 최소화하고, 이와 동시에 브레이싱재 등을 사용하여 합성 거더 각각을 고정하지 않고서도 바닥판 콘크리트 타설 공정에서 교각에 거치된 거더의 전복을 근본적으로 방지할 수 있는 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

합성 거더는 강재거더와 콘크리트가 합성된 구조로서 교량을 제작하는 데 널리 사용되고 있다. 이 가운데, 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 이들을 연결한 복부로 이루어진 I형상 단면의 강재 거더는 저항 능력이 상대적으로 높으면서 고가의 강재 사용량을 최소화하여 높은 경제성을 가지므로 합성 거더 교량에 널리 적용되고 있다.

도1a 내지 도1c에 도시된 일반적인 합성 거더 교량(1)은 다음과 같이 제작된다. 상부 플랜지(21a), 하부 플랜지(21c) 및 이들을 연결하는 복부(21b)로 이루어진 I형상 단면의 강재 거더(21)를 제작한 후, 강재 거더(21)의 하부 플랜지(21c)를 감싸는 철근을 배근하고 나서 케이싱 콘크리트(22)를 합성시키고, 합성된 케이싱 콘크리트(22)에 미리 내설해둔 긴장재(24)를 긴장시켜 압축 프리스트레스를 도입하여 합성 거더를 제작한다.

그리고 나서, 설치하고자 하는 교각(10)의 교좌 장치(10a) 위에 제작된 합성 거더(20)를 거치시킨 후, 바닥판 콘크리트(31) 등을 시공하는 것에 의하여 합성 거더(20)가 교각(10) 상에서 전복되지 않도록 합성 거더(20)를 브레이싱재 및 턴버클 등으로 고정시킨다. 그리고, 복부(21b) 및 합성 거더(20)에 합성되는 복부 콘크리트(33) 및 바닥판 콘크리트(31)의 주변에 철근을 배근한다.

그리고 나서, 바닥판 콘크리트(31)와 합성 거더(20)의 복부(21b)를 덮는 복부 콘크리트(33)를 형성하기 위한 거푸집(미도시)을 설치한 후, 설치된 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 바닥판 콘크리트(31)와 복부 콘크리트(33)를 합성 거더(20)에 합성 시공한다. 그리고, 복부 콘크리트(33)를 횡방향으로 연결하는 가로보(32)를 합성하기 위한 거푸집(미도시)을 설치하고, 이 거푸집을 타설하여 횡방향으로 배열된 다수의 합성 거더(20)가 서로 연결되어, 바닥판(31)을 지지하는 다수의 합성 거더(20)가 판 형태의 거동을 할 수 있도록 한다.

상기와 같이 시공되는 종래의 합성 거더 교량에 복부 콘크리트(33) 및 가로보 콘크리트(32)를 현장에서 타설하기 위해서는 가로보 콘크리트(32)의 타설용 거푸집과 강재 거더(21)의 복부(21b)를 감싸는 거푸집을 케이싱 콘크리트(22)에 지지되도록 하고, 동시에 굳지 않은 콘크리트가 새지 않도록 설치해야 하는데, 이와 같은 거푸집 설치 공정은 매우 까다로와 설치 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 콘크리트의 양생에 소요되는 시간도 그 만큼 지연되므로 공기를 지연시키는 문제가 있었다. 이 뿐만 아니라, 강재 거더(21)의 복부(21b)를 감싸는 복부 콘크리트(33)의 두께(D)가 대략 15cm씩 두껍게 형성되므로, 교량의 상부 구조 전체의 자중이 복부 콘크리트(33)에 의하여 많이 무거워지게 되어, 합성 거더(20)의 하중 부담이 증가하여 교량 상부 구조의 단면이 비대해지고, 이에 비례하여 교량 상부 구조를 지지하는 교량 하부 구조가 비대해지는 문제점이 있었다.

무엇보다도, 상기와 같이 막대한 비용과 공기 지연 등의 문제를 감수하면서 복부 콘크리트(33)를 시공하더라도, 복부 콘크리트(33)는 교량의 중립축과 근접 배치됨에 따라 케이싱 콘크리트(22)나 바닥판 콘크리트(31)에 비하여 교량의 지지 능력에 미치는 영향이 극히 미미하다는 한계를 갖는다. 이에 따라, 교량의 지지 능력을 산출하는 구조 계산식에는 복부 콘크리트(33)의 강성을 무시하여 그 성분을 전혀 고려하고 있지 않다. 그럼에도 불구하고, 실제 교량을 시공하는 데 있어서 교량의 지지 능력과 실질적으로 무관한 복부 콘크리트(33)를 관행적으로 시공함에 따라, 막대한 비용과 시공 효율 저하라는 문제점을 감수하고 있는 실정이다.

특히, 다수의 합성 거더(20)의 복부 콘크리트(33)를 횡방향으로 연결하는 콘크리트 가로보(32)는 통상적으로 시공성을 감안하여 콘크리트로 시공되는 데, 콘크리트 가로보(32)를 시공하기 위한 거푸집을 설치한 후 콘크리트 가로보(32)를 시공하는 공정이 매우 어려운 문제가 유발될 뿐만 아니라, 콘크리트 가로보(32)의 끝단과 합성 거더(20)의 복부 콘크리트(33)가 서로 재료 분리되는 결함이 종종 발생되는 치명적인 문제점도 있었다.

또한, 교량(1)의 유지 관리 측면에서도 강재 거더(21)의 복부(21b)를 덮고 있는 복부 콘크리트(33)는 설치 연한이 경과할수록 건조 수축에 의하여 수직 균열이 발생되는 데, 수직 균열이 외부에 그대로 노출됨에 따라 미관을 해치는 부수적인 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 교량의 지지 능력을 그대로 유지하면서 콘크리트의 사용량을 최소화하여 그 무게를 경량화하고 경제적으로 시공할 수 있는 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 교량의 바닥판 콘크리트 등을 현장에서 타설하여 시공하는 데 있어서, 합성 거더의 전복을 방지하기 위한 브레이싱재 등의 수단을 별도로 설치하지 않더라도, 타설되는 굳지 않은 콘크리트가 거푸집의 일측에 타설됨에 따라 편하중이 작용하더라도 교각에 거치되어 있는 합성 거더가 전복되는 것을 스스로 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 상부 구조의 자중을 줄임으로써 이를 지지하는 하부 구조의 하중 부담을 줄여, 교량의 하부 구조가 비대해지는 것을 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 목적은 불필요한 콘크리트의 사용량을 줄이고, 보다 짧은 기간 내에 높은 지지 능력을 가지면서 낮은 비용으로 경량화된 합성 거더 교량을 시공할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더의 상기 하부 플랜지 둘레에 압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 합성된 합성 거더가 횡방향으로 2열 이상 교각 상부에 배열되고, 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 바닥판 콘크리트가 합성되도록 구성된 합성 거더 교량의 상부 구조에 있어서, 상기 케이싱 콘크리트와 상기 바닥판 콘크리트에 닿지 않도록 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 복부에 부착되고 강재로 형성된 다수의 수직 보강재와; 횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 상호 연결하도록 상기 교각 상측에 위치하는 강재 거더의 복부를 상호 연결하되, 상기 바닥판 콘크리트와 일체로 형성되고 상기 케이싱 콘크리트에 접하도록 형성되는 콘크리트 가로보와; 횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 상호 연결하도록 상기 교량의 경간부에 위치한 상기 수직 보강재들의 일부 이상을 횡방향으로 상호 연결하는 강재 가로보를; 포함하여 구성되고, 상기 강재 거더의 복부는 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이 영역에서는 콘크리트에 덮이지 않아 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조를 제공한다.

이는, 교량의 저항 능력에는 거의 기여하지 못하면서 시공을 까다롭게 하고 공정을 지연시키며 재료 분리 등의 문제를 야기하는 합성 거더의 복부를 덮는 복부 콘크리트를 제거함으로써, 적은 재료를 사용하더라도 충분히 높은 저항 능력을 구현할 수 있으며, 까다로운 공정을 배제하여 시공을 보다 간편하게 하고, 콘크리트의 양생에 소요되는 시간을 단축하여 짧은 시간 내에 시공할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조는, 합성 거더 교량의 경간부에 대해서는 합성 거더의 휨 강성을 보강하기 위하여 미리 강재 거더의 복부에 설치해 둔 수직 보강재를 강재 가로보로 상호 연결시켜 상호 지지되도록 함으로써, 횡방향으로 배열된 다수의 거더들이 강재 가로보와 수직 보강재의 결합에 의하여 견고하게 고정되어, 콘크리트 가로보로 연결 지지되는 경우에 발생되는 재료 분리 현상을 근본적으로 억제할 수 있게 되어, 공용 기간이 길어지더라도 다수 열로 배열된 거더들이 안정적으로 연결된 상태를 유지하여 판거동에 의한 높은 지지 능력을 갖는다.

이와 같이, 수직 보강재를 강재 가로보로 상호 연결시키는 공정은 바닥판 콘크리트를 타설하기 이전에 행해진다. 따라서, 바닥판 콘크리트 타설용 거푸집을 설치한 후에, 거더의 전복을 방지하기 위한 별도의 설비가 구비되지 않은 채, 거푸집의 어느 일측에서 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 어느 한쪽으로 치우치는 힘이 작용하더라도, 강재 가로보에 의해 이미 횡방향으로 상호 연결되어 판거동을 하는 다수의 거더들은 타설되는 콘크리트에 의하여 편하중이 작용하더라도 전복되지 않고 안정적으로 거치된 상태를 유지한다.

이 때, 교각의 상측에 위치한 거더에 대해서는 바닥판 콘크리트와 함께 일체로 형성되는 콘크리트 가로보로 상호 연결시킨다. 상기 콘크리트 가로보는 바닥판 콘크리트와 일체로 형성되고, 동시에 케이싱 콘크리트에 접하도록 형성되므로, 교각 상부에서 작용하는 큰 수직력을 합성 거더와 바닥판의 합성 단면으로 효과적으로 저항할 수 있다. 또한, 합성 거더의 양단부에 강재 가로보를 사용하여 횡방향으로 인접한 거더와 연결 고정할 수도 있지만, 2경간 이상이 연속하는 연속교의 경우에는 콘크리트 가로보를 매개로 하여 종방향으로 연속하는 거더를 용이하게 연결시킬 수 있으므로, 2경간 이상의 연속교에서는 합성 거더의 양단부에 콘크리트 가로보를 사용하는 것이 보다 편리하다.

한편, 강재로 형성된 수직 보강재와 콘크리트로 형성된 케이싱 콘크리트 및 바닥판 콘크리트는 주변 온도에 의해 변형되는 열변형량 및 하중에 의해 작용하는 휨 변형량이 서로 다르므로, 강재로 형성된 수직 보강재와 바닥판 콘크리트 및 케이싱 콘크리트가 접하여 있었더라면, 공용 중에 온도 변화와 활하중 등에 의해 강재와 콘크리트에 각각 발생되는 변형량의 차이로 인하여 이들의 접촉면에 국부적인 균열이 발생될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 강재와 콘크리트와의 국부적 균열의 발생을 최소화하기 위하여, 강재와 콘크리트의 접촉을 최소화하는 것이 좋다. 이를 위하여, 상기 수직 보강재는 케이싱 콘크리트와 바닥판 콘크리트에 닿지 않는 단면으로 강재 거더의 복부에 부착된다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 '교각'라는 용어는 교량을 제작하기 위하여 거더 등을 지지하는 하부 구조를 통칭하는 의미로 사용된 것으로서, 거더가 교축 방향으로 연속하여 배열된 교량의 경우에 교축 방향의 일측으로만 거더를 지지하는 '교대'의 의미 등을 포함하는 용어로 사용하기로 한다. 그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 '경간부'라는 용어는 상기 '교각(교대의 의미를 포함함)' 사이 영역을 통칭하는 의미로 사용된 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 합성 거더 교량의 상부 구조는 교각 사이를 하나의 거더만으로 연결하도록 구성될 수 있다. 이 경우에 "상기 교각 상측에 위치하는 강재 거더"는 각 거더의 양단부에 해당하여, 콘크리트 가로보가 거더의 양단부를 횡방향으로 상호 연결시키도록 구성된다. 이와 달리, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 합성 거더 교량의 상부 구조는 교각 사이를 여러 분절 거더를 연결한 거더를 이용하여 제작되되, 교각의 상부에는 분절 거더의 중앙부가 위치할 수도 있다. 이 경우에 "상기 교각 상측에 위치하는 강재 거더"는 각 분절 거더의 양단부에 해당하는 것이 아니라 교각의 상측에 위치한 분절 거더의 중앙부에 해당하여, 콘크리트 가로보가 교각의 상측에 위치한 분절 거더의 중앙부의 복부를 횡방향으로 상호 연결시키도록 구성된다. 즉, 본 발명은 하나의 거더가 교각에 양단지지되어 시공되는 합성 거더 교량의 상부구조 및 그 시공 방법을 포함할 뿐만 아니라, 여러 분절 거더가 종방향으로 연결되어 교각에 지지되도록 거치되어 시공되는 합성 거더 교량의 상부구조 및 그 시공 방법을 모두 포함한다.

한편, 본 발명은, 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더의 상기 하부 플랜지 둘레에 압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 합성된 합성 거더가 횡방향으로 2열 이상 교각 상부에 배열되고, 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 바닥판 콘크리트가 합성되도록 구성된 합성 거더 교량의 상부 구조에 있어서, 상기 케이싱 콘크리트와 상기 바닥판 콘크리트에 닿지 않도록 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 복부에 부착되고 강재로 형성된 다수의 수직 보강재와; 상기 교각 상측에 위치하는 상기 수직 보강재의 하면에 부착되어 상기 케이싱 콘크리트와 상기 수직 보강재를 연결하고, 강재로 형성된 수평 연결재와; 상기 교각의 상측에 위치한 상기 수직 보강재들과 상기 교량의 경간부에 위치한 상기 수직 보강재들의 일부 이상을 횡방향으로 상호 연결하여, 횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 상호 연결하는 다수의 강재 가로보를; 포함하여 구성되고, 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상은 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이 영역에서는 콘크리트에 덮이지 않아 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조를 제공한다.

즉, 전술한 실시 형태와 대비하여 볼 때, 횡방향으로 인접한 거더를 상호 연결함에 있어서, 바닥판 콘크리트와 일체로 합성되는 콘크리트 가로보로 거더를 연결하는 것에 비하여, 수직 보강재를 횡방향으로 연결하는 강재 가로보를 사용하는 것이 훨씬 공정이 단순하고 경량화된 합성 거더 교량을 제작할 수 있으므로 유리하다. 그런데, 교각 상측에서 크게 작용하는 수직력을 효과적으로 상쇄시키기 위하여, 교각 상측에 위치하는 수직 보강재의 하면에 수직 보강재에 대하여 수평 방향으로 수평 연결재를 부착하고, 수평 연결재의 일면 또는 일부가 케이싱 콘크리트에 묻히도록 하여, 수평 연결재에 의하여 수직 보강재와 케이싱 콘크리트를 연결시킴으로써, 케이싱 콘크리트의 저면으로부터 전달되는 수직력을 합성 거더와 바닥판의 합성 단면으로 효과적으로 저항할 수 있게 된다. 동시에, 상기와 같이, 교각 상측에 위치하는 수직 보강재에 대해서는 강재 가로보로 상호 연결시켜, 교각 상측에서의 수직력을 효과적으로 저항할 수 있도록 보조한다. 즉, 교각 상측에는 반드시 강재 가로보가 인접한 강재거더를 횡방향으로 연결하지만, 교량의 경간부에는 다수의 수직 보강재들 중 일부에 대해서만 강재 가로보로 상호 연결된다.

본 발명의 전술한 실시 형태에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조는 바닥판 콘크리트와 케이싱 콘크리트 사이에 위치한 합성 거더의 복부는 모두 콘크리트에 덮이지 않은 상태로 외부에 노출될 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 강재 거더들 중 횡방향으로 최외측의 강재 거더에는 외측 복부면에 전단 연결재가 외측으로 돌출되어, 전단 연결재가 돌출된 상기 강재 거더의 복부면을 차폐 콘크리트가 덮도록 합성될 수도 있다. 이와 같이, 차폐 콘크리트가 강재 거더의 최외측 복부면을 덮도록 형성됨에 따라, 교량의 바깥쪽에서 바라볼 때에 전체적으로 콘크리트에 둘러싸여 일관된 미감을 갖도록 하는 장점이 얻어진다.

그리고, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 바닥판 콘크리트는 강재 거더의 상부 플랜지의 상측에만 위치하도록 합성 거더에 합성될 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 바닥판 콘크리트는 강재 거더의 상부 플랜지의 단면을 모두 감싸는 형태로 합성될 수도 있다.

이 때, 바닥판 콘크리트가 강재 거더의 상부 플랜지의 상측에만 위치하도록 합성 거더에 합성된 경우에는, 상기 수직 보강재는 상기 강재 거더의 상기 복부와 상기 상부 플랜지에 동시에 부착된다. 이와 같이, 수직 보강재가 상부 플랜지와 복부에 동시에 부착되더라도, 바닥판 콘크리트와 이격된 상태가 되므로 강재인 수직 보강재와 콘크리트인 바닥판 콘크리트의 서로 다른 변형량에 의하여 콘크리트에 국부적인 균열이 발생될 수 없게 된다. 특히, 바닥판 콘크리트가 합성 거더의 상부 플랜지의 상측에만 위치한 경우에는, 수직 보강재가 합성 거더의 상부 플랜지와 복부에 동시에 부착됨에 따라, 설계 하중이 작용하는 경우에 강재 거더의 복부의 국부적인 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 상기 바닥판 콘크리트는 타설되는 콘크리트가 굳어 타설 콘크리트로만 형성될 수도 있지만, 상기 강재 거더들의 상기 상부 플랜지 상에 거치되도록 설치된 프리캐스트 반단면 바닥판 콘크리트와 타설되는 콘크리트가 하나로 합쳐져 바닥판 콘크리트를 형성할 수도 있다.

발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더를 제작하는 강재거더 제작단계와; 다수의 수직 보강재를 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 강재 거더의 복부에 부착시키는 수직보강재 부착단계와; 압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 상기 하부 플랜지를 감싸도록 상기 케이싱 콘크리트를 상기 강재 거더에 합성하되, 상기 수직 보강재와 상기 케이싱 콘크리트가 서로 이격되도록 합성 거더를 제작하는 합성거더 제작단계와; 상기 합성 거더를 교각 상에 2열 이상으로 거치시키는 합성거더 거치단계와; 횡방향으로 인접한 상기 합성 거더들에 대하여 상기 교각의 사이에 위치한 상기 교량의 경간부에 위치하는 상기 수직 보강재들 중 일부 이상을 강재 가로보로 상호 연결하는 강재가로보 설치단계와; 상기 합성 거더의 상기 상부 플랜지에 합성되는 바닥판 콘크리트와 상기 교각의 상측의 상기 합성 거더를 횡방향으로 상호 연결하는 콘크리트 가로보를 합성하되, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이의 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상에는 콘크리트가 덮이지 않도록 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 상기 바닥판 콘크리트와 상기 콘크리트 가로보를 형성하는 콘크리트 타설단계를; 포함하여 구성되어, 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상이 콘크리트가 덮이지 않아 강재가 외부에 노출되도록 시공하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더를 제작하는 강재거더 제작단계와; 다수의 수직 보강재를 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 강재 거더의 복부에 부착시키는 수직보강재 부착단계와; 상기 수직 보강재들 중 교각의 상측에 위치하는 상기 강재 거더의 수직 보강재의 하면에 수평 연결재를 부착하는 수평연결재 부착단계와; 압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 상기 하부 플랜지를 감싸도록 상기 케이싱 콘크리트를 상기 강재 거더에 합성하되, 상기 케이싱 콘크리트는 상기 수평 보강재의 일부 이상을 매설하여 상기 수평 연결재에 의하여 상기 케이싱 콘크리트와 상기 수직 보강재가 상호 연결되도록 합성 거더를 제작하는 합성거더 제작단계와; 상기 합성 거더를 교각 상에 2열 이상으로 거치시키는 합성거더 거치단계와; 상기 교각의 상측에 위치한 상기 수직 보강재들과 상기 교량의 경간부에 위치한 상기 수직 보강재들의 일부 이상을 횡방향으로 상호 연결하여, 횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 다수의 강재 가로보로 상호 연결하는 강재가로보 설치단계와; 상기 합성 거더의 상기 상부 플랜지에 합성되는 바닥판 콘크리트를 합성하되, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이의 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상에는 콘크리트가 덮이지 않도록 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 횡방향으로 인접한 상기 합성거더들에 위치하는 상기 수직 보강재들 중 일부 이상을 강재 가로보로 상호 연결하는 강재가로보 설치단계와; 상기 강재 거더의 복부의 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이 영역의 일부 이상이 외부에 노출된 상태로, 상기 합성 거더의 상기 상부 플랜지에 바닥판 콘크리트를 합성하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 상기 바닥판 콘크리트를 합성하는 바닥판 합성단계를; 포함하여 구성되어, 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상이 콘크리트가 덮이지 않아 강재가 외부에 노출되도록 시공하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법을 제공한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법은, 수직 보강재의 일부 이상을 강재 가로보로 상호 연결시키는 공정이 바닥판 콘크리트를 타설하기 이전에 행해짐으로써, 바닥판 콘크리트 타설용 거푸집을 설치한 후에, 거더의 전복을 방지하기 위한 별도의 설비나 공정을 거치지 않더라도, 거푸집의 어느 일측에서 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 어느 한쪽으로 치우치는 힘이 작용하면, 횡방향으로 서로 연결된 다수의 거더가 판거동을 하여 안정되게 타설되는 콘크리트의 편하중을 상쇄시킴으로써, 교각에 거치된 거더들이 전복되지 않고 안정되게 거치된 상태를 유지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 거푸집 설치단계는, 횡방향으로 최외측에 위치한 상기 합성 거더의 복부 외측면이 모두 차폐되는 차폐 콘크리트가 상기 바닥판 콘크리트와 함께 합성되도록 상기 거푸집을 설치하여, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 차폐 콘크리트가 동시에 시공된다.

그리고, 상기 거푸집 설치 단계는, 상기 합성 거더의 상부 플랜지 상에 미리 제작된 프리캐스트 반단면 바닥판 콘크리트가 상기 거푸집의 일부가 되고 동시에 상기 바닥판 콘크리트의 일부가 되도록 상기 거푸집을 설치될 수 있다.

마찬가지로, 상기 바닥판 콘크리트는 상기 강재 거더들의 상기 상부 플랜지의 상면에 합성되고, 상기 상부 플랜지의 저면에는 합성되지 않으며; 상기 수직 보강재는 상기 강재 거더의 상기 복부와 상기 상부 플랜지에 동시에 부착되도록 시공될 수 있다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 교량의 저항 능력을 거의 향상시키지 못하면서도 시공을 까다롭게 하고 공정 지연의 원인이 되며, 콘크리트의 재료 분리 등의 문제를 야기하는 합성 거더의 복부 콘크리트를 제거함으로써, 교량의 지지 능력을 그대로 유지하면서 콘크리트의 사용량을 최소화하여 경제성이 만족되면서 경량화된 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 합성 거더의 복부를 덮는 복부 콘크리트를 시공하지 않음에 따라, 복부 콘크리트를 합성하기 위한 까다로운 공정을 배제하여 시공을 보다 간편하게 할 수 있으며, 콘크리트의 양생에 소요되는 시간을 단축하여 짧은 시간 내에 시공할 수 있는 시공상의 유리한 효과가 얻어진다.

그리고, 본 발명은, 교각 상에 거치된 다수의 합성 거더들을 강재 가로보를 이용하여 미리 횡 방향으로 상호 연결시킴으로써, 교량의 바닥판 콘크리트 등을 현장 타설하여 시공하는 데 있어서, 합성 거더의 전복을 방지하기 위한 브레이싱재 등의 수단을 별도로 설치하지 않더라도, 타설되는 굳지 않은 콘크리트가 거푸집의 일측에 타설됨에 따라 편하중이 작용하여도 교각에 거치된 합성 거더가 전복되는 것을 스스로 방지할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은 합성 거더의 복부를 감싸는 복부 콘크리트의 자중에 해당하는 만큼 상부 구조의 자중을 줄임으로써, 이를 지지하는 하부 구조의 하중 부담을 줄여 교량이 과도하게 비대해지는 것을 방지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 교량의 지지 능력을 높이는 것과 무관한 콘크리트의 사용량을 줄여 교량의 상부구조를 경량화하며, 동시에 교량의 지지 능력의 저하도 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은 보다 짧은 기간 내에 높은 지지 능력을 가지면서 낮은 비용으로 경량화된 합성 거더 교량을 시공할 수 있도록 한다.

도1a는 종래의 합성 거더 교량을 도시한 정면도
도1b는 도1a의 절단선 1A-1A, 1B-1B에 따른 횡단면도
도1c는 도1b의 '1X'의 확대도
도2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 합성 거더 교량을 도시한 정면도
도2b는 도2a의 절단선 2A-2A, 2B-2B에 따른 횡단면도
도2c는 도2b의 '2X'의 확대도
도3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 합성 거더 교량을 도시한 정면도
도3b는 도3a의 절단선 3A-3A, 3B-3B에 따른 횡단면도
도3x는 도3b의 '3X'의 확대도
도3y는 도3b의 '3Y'의 확대도
도3z는 도3b의 '3Z'의 확대도
도4a는 본 발명의 제3실시예에 따른 합성 거더 교량을 도시한 횡단면도
도4x는 도4b의 '4X'의 확대도
도5는 본 발명의 제4실시예에 따른 합성 거더 교량을 도시한 횡단면도
도6은 본 발명의 제5실시예에 따른 합성 거더 교량을 도시한 횡단면도
도7a 내지 도7f는 본 발명의 제5실시예에 따른 합성 거더 교량의 시공 순서에 따른 도면이다.

본 발명은 교각 사이를 다수의 분절 거더를 종방향으로 연결하여 거치하는 것에 의해 제작된 합성 거더 교량의 상부 구조와, 교각 사이의 거더를 종방향으로 이은 연속교 형태의 합성 거더 교량의 상부 구조를 모두 포함한다. 다만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 설명의 편의상 단순교 형태의 합성 거더 교량의 상부구조를 예로 들어 설명하기로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(100)를 상세히 설명한다. 이와 관련하여, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제1실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도2a 내지 도2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(100)는, 상부 플랜지(110a), 하부 플랜지(110c) 및 이들을 연결하는 복부(110b)로 이루어진 I형 단면의 강재 거더(110)의 하부 플랜지(110c)에 압축 프리스트레스가 도입되는 케이싱 콘크리트(120)를 합성하여 교각(10)의 교좌 장치(10a)상에 횡방향으로 다수의 열로 배열 거치된 합성 거더와, 합성 거더의 상부 플랜지(110a) 상면에 합성된 바닥판 콘크리트(130)와, 바닥판 콘크리트(130)의 상면에 덮여진 포장면(140)과, 바닥판 콘크리트(130)의 양측에 설치된 난간(150)으로 구성된다.

상기 강재 거더(110)는 I형 단면으로 제작되고, 바닥판 콘크리트(130)와 견고하게 합성되도록 상부 플랜지(110a)의 표면에 다수의 전단 연결재(112)가 설치된다. 그리고, 강재로 형성되는 수직 보강재(123)는 2개의 면이 상부 플랜지(110a) 및 복부(110b)에 각각 부착되되, 케이싱 콘크리트(120)와는 이격된 상태로 유지되도록 강재 거더(110)의 종방향을 따라 소정의 간격(S)을 두고 다수 설치된다.

여기서, 도2a 내지 도2c에 도시된 바와 같이, 강재 거더(110)의 복부(110b)에는 복부 콘크리트가 합성되지 않고, 케이싱 콘크리트(120)에 의해 매립되는 부분 이외에는 모두 외부로 노출된 상태가 된다. 이에 따라, 본 발명의 제1실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(100)는 교량의 저항 능력에 영향을 거의 미치지 않으면서 시공을 까다롭게하고 지연시키는 복부 콘크리트(33)를 제거함으로써, 적은 콘크리트를 사용하더라도 충분히 높은 저항 능력을 구현할 수 있으며, 복부 콘크리트(33)를 설치하기 위한 까다로운 공정을 배제하여 보다 신속하고 간편한 시공이 가능해지는 유리한 효과가 얻어진다.

상기 케이싱 콘크리트(120)는 강재 거더(110)의 하부 플랜지(110c)를 감싸도록 형성되어, 미리 내설된 긴장재(121)를 잡아당긴 후 정착구(121a)로 정착하여 압축 프리스트레스가 도입된다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 강재 거더(110)에 휨 변형을 도입한 후 휨 변형이 원래의 형상으로 복귀하려는 탄성 복원력을 이용한 프리플렉스 공법에 의하여 케이싱 콘크리트에 압축 프리스트레스를 도입할 수도 있다.

상기 바닥판 콘크리트(130)는 강재 거더(110)의 상부 플랜지(110a)의 상면에만 접촉하도록 합성된다. 따라서, 강재 거더(110)의 복부(110b) 및 상부 플랜지(110a)의 저면에 부착된 수직 보강재(123)는 합성되는 바닥판 콘크리트(130)와는 상부 플랜지(110a)를 사이에 두고 서로 이격된 상태로 유지된다. 이와 같이, 강재로 형성된 수직 보강재(123)와 콘크리트로 형성된 케이싱 콘크리트(120) 및 바닥판 콘크리트(130)가 서로 이격된 상태로 설치됨에 따라, 서로 다른 재질인 강재와 콘크리트가 함께 부착된 상태로 설치되었더라면 교량의 공용 중에 온도 변화 등에 의한 재료의 변형량 차이에 기인하는 재료의 국부적인 균열 발생을 방지할 수 있다.

케이싱 콘크리트(120)가 강재 거더(110)에 합성된 합성 거더를 교각(10)에 거치시키고, 바닥판 콘크리트(130)를 강재 거더(110)에 합성시키지 않은 상태에서, 횡방향으로 다수 거치된 강재 거더(110)들의 수직 보강재(123)를 강재 가로보(124)로 연결 설치한다. 강재 가로보(124)의 끝단에는 수직 보강재(123)의 구멍과 정렬되는 다수의 구멍(124a)이 천공되어, 이 구멍들을 관통하는 볼트(미도시)를 체결하는 것에 의하여, 횡방향으로 배열된 거더(110)의 수직 보강재(123)를 강재 가로보(124)로 잇는 작업을 현장에서 손쉽게 할 수 있다.

이 때, 강재 가로보(124)는 수직 보강재(123)와 결합되는 영역에서는 복부(124x)가 돌출되고, 그 사이의 영역은 I자형 단면으로 형성됨으로써, 연결 작업을 용이하게 할 수 있다. 여기서, 강재 거더(110)에 부착된 다수의 수직 보강재(123) 모두를 강재 가로보(124)로 연결시킬 수도 있지만, 필요에 따라 수직 보강재(123)의 일부만을 횡방향으로 서로 연결할 수도 있다.

이와 같이, 수직 보강재(123)를 강재 가로보(124)로 상호 연결시키는 공정은 바닥판 콘크리트(130)를 타설하기 이전에 행해짐으로써, 교각(10) 상에 거치된 거더의 전복을 방지하기 위한 별도의 설비가 없더라도, 교각(10)상에 거치된 다수의 거더(110)들은 강재 가로보에 의해 이미 횡방향으로 상호 견고하게 연결됨으로써, 바닥판 콘크리트(130)를 합성하도록 굳지 않은 콘크리트를 거푸집(미도시)에 타설하여 커다란 편하중이 강재 거더(110)의 상측으로부터 작용하더라도, 강재 거더(110)는 횡방향으로 전복되지 않고 거치된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 강재 가로보(124)는 교각(10) 상측을 제외한 교량의 경간부에서만 설치된다. 그리고, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 교각(10)의 상측에서는 콘크리트 가로보(125)를 이용하여 횡방향으로 인접한 강재 거더(110)를 상호 연결시킨다. 콘크리트 가로보(125)는 거푸집에 의해 그 형상이 미리 결정되고, 바닥판 콘크리트(130)를 합성하기 위해 타설되는 콘크리트에 의하여 바닥판 콘크리트(130)와 일체로 합성된다. 이를 통해, 콘크리트 가로보(125)의 시공에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

콘크리트 가로보(125)는 바닥판 콘크리트(130)와 케이싱 콘크리트(120) 사이의 강재 거더(110)의 둘레를 감싸도록 형성된다. 이를 통해, 교각(10)의 상측에서 크게 작용하는 수직력이 케이싱 콘크리트(120), 강재 거더(110) 및 콘크리트 가로보(125), 바닥판 콘크리트(130)로 전달되도록 하여, 이들(120, 110, 125, 130)의 커다란 합성 단면으로 교각(10)의 상측에 작용하는 큰 수직력을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다. 이 뿐만 아니라, 교각(10)의 상측에서만 강재 거더(110)를 콘크리트 가로보(125)로 횡방향으로 연결시킴으로써, 2경간 이상의 연속화 교량에서는 콘크리트 가로보(125)를 이용하여 거더를 종방향으로 연결시키는 것을 보다 용이하게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(200)를 상세히 설명한다. 이와 관련하여, 전술한 제1실시예에서 설명한 기능 혹은 구성은 전술한 제1실시예에서의 도면 부호와 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3a 내지 도3z에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(200)는, 교각(10)의 상측에서 횡방향으로 인접한 다수의 강재 거더(210)들을 콘크리트 가로보(125)로 연결시키는 대신에 강재 가로보(224)를 이용하여 연결시킴으로써, 보다 경량화된 합성 거더 교량의 상부 구조(200)를 구현한다는 점에 그 특징이 있다.

강재 거더(210)에 부착되는 수직 보강재(223)는 전술한 제1실시예와 마찬가지로 케이싱 콘크리트(220)와는 소정의 간격(Z1)만큼 이격되도록 강재 거더(210)의 복부와 상부 플랜지에 부착되어 고정되며, 강재 거더(210)의 종방향을 따라 소정의 간격을 두고 다수 설치된다.

다만, 교각(10)의 상측에 위치하는 강재 거더(210)의 수직 보강재(223')에 대해서는, 도3b 및 도3z에 도시된 바와 같이, 수평 자세의 수평 연결재(225)가 수직 보강재(223')의 하면에 용접 결합되어, 케이싱 콘크리트(220)와 수직 보강재(223')는 수평 연결재(225)를 매개로 하여 상호 연결된 상태가 된다. 여기서, 수평 연결재(225)의 저면은 케이싱 콘크리트(220)의 상면과 접촉한 상태로 설치될 수도 있고, 수평 연결재(225)의 일부가 케이싱 콘크리트(220)에 매립된 상태로 설치될 수도 있다. 이를 통해, 교각(10)의 상측에서 크게 작용하는 수직력이 케이싱 콘크리트(220), 수평 연결재(225), 수직 보강재(223') 및 강재 거더(210), 바닥판 콘크리트(230)로 전달되도록 하여, 이들(210, 220, 225, 223', 230)의 커다란 합성 단면으로 교각(10)의 상측에 작용하는 큰 수직력을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(200)는 제1실시예(100)에 비하여 시공을 보다 간편하게 할 수 있는 잇점이 얻어진다.

이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(300)를 상세히 설명한다. 이와 관련하여, 전술한 제1실시예에서 설명한 기능 혹은 구성은 전술한 제1실시예에서의 도면 부호와 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제3실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도4 및 도4x에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(300)는, 강재 거더(110)의 상부 플랜지(110a)의 상측에만 바닥판 콘크리트(130)가 합성되는 대신에, 강재 거더(310)의 상부 플랜지를 감싸도록 바닥판 콘크리트(330)가 합성된다는 점에 그 특징이 있다.

강재 거더(310)를 횡방향으로 상호 연결 고정하는 구성은 전술한 제1실시예에서와 마찬가지로 교각(10)의 상측에서는 강재 거더(310)의 단면을 감싸는 콘크리트 가로보(325)에 의해 이루어지고, 교량의 경간부에서는 강재 거더(310)에 고정된 수직 보강재(323)를 상호 연결하는 강재 가로보(324)에 의해 이루어진다.

다만, 강재 거더(310)의 상부 플랜지가 바닥판 콘크리트(310)에 의해 둘러싸이므로, 수직 보강재(323)는 강재 거더(310)의 상부 플랜지에 부착된 상태로 설치되지 않고, 바닥판 콘크리트(330)로부터 소정 거리(Z2)만큼 이격된 위치에 부착된다. 그리고, 제1실시예와 마찬가지로, 수직 보강재(323)는 케이싱 콘크리트(320)로부터 소정 거리(Z1)만큼 이격된 위치에 부착된다. 이처럼, 강재로 형성되는 수직 보강재(323)가 콘크리트로 형성되는 케이싱 콘크리트(320) 및 바닥판 콘크리트(330)와 소정 거리(Z1, Z2)만큼 이격됨에 따라, 강재로 형성된 수직 보강재(323)와 바닥판 콘크리트(330) 및 케이싱 콘크리트(320)가 접하여 있었더라면, 공용 중에 온도 변화와 활하중 등에 의해 강재와 콘크리트에 각각 발생되는 변형량의 차이로 인하여 이들의 접촉면에 국부적인 균열이 발생되는 문제점을 회피할 수 있게 된다.

한편, 교량의 중앙부에 수직 보강재(323)를 부착하는 공정에 있어서, 도4 및 도4x에서는 수직 보강재(323)가 바닥판 콘크리트(330)와 이격되기 위하여 상부 플랜지와 이격된 상태로 고정된 것을 예로 들었지만, 작업의 편의상 수직 보강재(323)가 강재 거더(310)의 상부 플랜지와 복부에 동시에 부착되도록 고정될 수도 있다.

이하, 본 발명의 제4실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(400)를 상세히 설명한다. 이와 관련하여, 전술한 제2실시예에서 설명한 기능 혹은 구성은 전술한 제2실시예에서의 도면 부호와 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제4실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(400)는, 제2실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(200)에 대하여 강재 거더(210)의 상부 플랜지의 상측에만 바닥판 콘크리트(230)가 합성되는 대신에, 강재 거더(410)의 상부 플랜지를 감싸도록 바닥판 콘크리트(430)가 합성된다는 점에 그 특징이 있다.

제3실시예에서와 마찬가지로, 강재 거더(410)의 상부 플랜지가 바닥판 콘크리트(410)에 의해 둘러싸이므로, 수직 보강재(423)는 강재 거더(410)의 상부 플랜지에 부착된 상태로 설치되지 않고, 바닥판 콘크리트(430)로부터 소정 거리(Z2)만큼 이격되고, 케이싱 콘크리트(420)로부터 소정 거리(Z1)만큼 이격된 위치에 부착된다. 이를 통해, 공용 중에 온도 변화와 활하중 등에 의해 강재와 콘크리트에 각각 발생되는 변형량의 차이로 인하여 콘크리트에 국부적인 균열이 발생되는 문제점을 회피할 수 있다.

이하, 본 발명의 제5실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(500)를 상세히 설명한다. 이와 관련하여, 전술한 제2실시예에서 설명한 기능 혹은 구성은 전술한 제2실시예에서의 도면 부호와 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제5실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(500)는, 바닥판 콘크리트(530)가 거푸집에 타설되는 콘크리트(531)만으로 이루어지는 제2실시예와 달리, 바닥판 콘크리트(530)를 합성하기 위해 설치되는 거푸집의 일부로서 강재 거더(510)의 상부 플랜지 상에 거치되는 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)이 바닥판 콘크리트(530)의 일부를 형성한다는 점에 그 특징이 있다.

즉, 강재 거더(510)의 상부 플랜지 상에 바닥판 콘크리트(530)를 합성하는 데 있어서, 바닥판 콘크리트(530)의 두께보다 얇은 두께로 형성되어 철근이 배근된 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)을 강재 거더(510)의 횡방향 사이 틈새를 매우도록 설치하여, 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)이 바닥판을 형성하기 위하여 타설되는 콘크리트의 거푸집 바닥면 역할을 하도록 한다. 그리고 나서, 바닥판 콘크리트(530)의 최종 형상이 되도록 거푸집(미도시)을 설치한 후에, 굳지 않은 콘크리트를 이 거푸집에 타설하면, 도6에 도시된 바와 같이 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)이 타설되어 합성되는 콘크리트(531)와 함께 바닥판 콘크리트(530)를 형성한다.

이와 같이, 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)을 이용하여 바닥판 콘크리트(530)를 형성하는 것에 의하여, 바닥판 콘크리트(530)를 합성하기 위한 거푸집의 시공이 간편해지고 짧은 기간 내에 바닥판 콘크리트(530)를 합성할 수 있는 잇점이 얻어진다.

또한, 본 발명의 제5실시예에 따른 합성 거더 교량의 상부 구조(500)는 횡방향으로 최외측에 위치한 강재 거더(510)의 외측 복부면에는 전단 연결재(513)가 돌출 형성되고, 이 복부면을 덮는 차폐 콘크리트(512)가 바닥판 콘크리트(531)와 함께 타설되어 합성된다. 이와 같이, 최외측에 위치한 강재 거더(510)의 외측 복부면을 차폐 콘크리트(512)로 덮음으로써, 콘크리트 중량이 크게 증가시키지 않으면서 전체적으로 콘크리트에 의해 둘러싸인 것과 같은 미감을 표출할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 제5실시예에 따른 합성 거더 교량의 시공 방법을 상술한다.

단계 1: 먼저 도7a에 도시된 바와 같이 상부 플랜지(510a)와 하부 플랜지(510b) 및 이들의 중앙부를 잇는 복부(510b)로 이루어진 강재 거더(510)를 제작한다. 그리고 나서, 강재로 형성된 수직 보강재(523)를 강재 거더(510)의 종방향을 따라 서로 간격(S)을 두고 강재 거더(510)의 상부 플랜지(510a)의 저면과 복부(510b)에 용접 결합시킨다. 그리고, 하나의 거더의 양단부가 교각(10)의 교좌 장치(10a)상에 거치시키는 경우에, 교각(10)의 상측에 위치하는 강재 거더(510)의 양단부에 위치한 수직 보강재(523')의 저면에 수평 연결재(525)를 용접 결합시킨다.

단계 2: 단계 1에서 제작된 강재 거더(510)에 대하여, 도7b에 도시된 바와 같이, 하부 플랜지(510c)를 감싸는 철근을 배근한 후, 하부 플랜지(510c)를 감싸는 케이싱 콘크리트(520)를 합성시켜 합성 거더를 제작한다. 이 때, 케이싱 콘크리트(520)는 수평 연결재(525)의 일부를 매설하거나 수평 연결재(525)의 저면과 접촉하는 높이로 강재 거더(510)에 합성된다.

단계 3: 그리고 나서, 제작된 거더를 도7c에 도시된 바와 같이, 교각(10)의 교좌 장치(10a)상에 횡방향으로 2열 이상 거치시킨다.

단계 4: 그 다음, 도7d에 도시된 바와 같이, 교각(10)에 거치된 2열 이상의 거더들 중 인접한 거더에 고정 설치된 수직 보강재(523)의 일부 이상을 강재 가로보(524)로 상호 연결시킨다. 이를 통해, 교각(10) 상에 거치된 다수의 거더들은 서로 연결되어 하나의 판 형태의 거동을 하게 되어, 편하중이 작용하더라도 거더들 중 일부가 전복되지 않게 된다.

단계 5: 그리고 나서, 도7e에 도시된 바와 같이 횡방향으로 인접한 거더의 상부 플랜지 상에 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)을 거치시킨 후, 바닥판 콘크리트(530)와 차폐 콘크리트(512)를 타설하기 위한 거푸집(미도시)을 설치한다. 그리고, 바닥판 콘크리트(530)와 차폐 콘크리트(512)의 강도를 보강하는 철근을 배근한다.

단계 6: 설치된 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여, 프리캐스트 콘크리트 부분바닥판(532)과 타설되어 양생된 콘크리트(531)가 함께 바닥판 콘크리트(530)를 형성하게 된다. 이 때, 최외측 거더(510')의 외측 복부면을 덮는 차폐 콘크리트(512)도 함께 합성된다. 그 다음, 타설된 바닥판 콘크리트(512)가 충분한 강도로 양생되면, 거푸집을 제거하고 바닥판 콘크리트(530)의 상면에 포장면(540)을 포장하고, 난간을 시공하여 합성 거더 교량의 상부 구조(500)를 완성한다.

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, 위 실시예에서는 합성 거더 교량의 상부 구조의 사공 방법에 대하여 제5실시예의 구성을 예로 들어 설명하였지만, 이를 기초로 당연히 이해할 수 있는 제1실시예 내지 제4실시예의 구성의 시공 방법도 본 발명의 범주에 속하는 것이다. 그 밖에, 위 실시예를 통해 이해될 수 있는 다양한 형태의 합성 거더 교량의 상부 구조 및 그 시공 방법은 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 본 발명의 범주에 속한다.

100, 200, 300, 400, 500: 합성 거더 교량의 상부 구조
110, 210, 310, 410, 510 : 강재 거더
120, 220, 320, 420, 520 : 케이싱 콘크리트
123, 223, 323, 423, 523: 수직 보강재
125, 325: 콘크리트 가로보
225, 425, 525: 수평 연결재
130, 230, 330, 430, 530: 바닥판 콘크리트
532: 차폐 콘크리트

Claims (11)

1. 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더의 상기 하부 플랜지 둘레에 압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 합성된 합성 거더가 횡방향으로 2열 이상 교각 상부에 배열되고, 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 바닥판 콘크리트가 합성되도록 구성된 합성 거더 교량의 상부 구조에 있어서,
   상기 케이싱 콘크리트와 상기 바닥판 콘크리트에 닿지 않도록 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 복부에 부착되고 강재로 형성된 다수의 수직 보강재와;
   횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 상호 연결하도록 상기 교각 상측에 위치하는 강재 거더의 복부를 상호 연결하되, 상기 바닥판 콘크리트와 일체로 형성되고 상기 케이싱 콘크리트에 접하도록 형성되는 콘크리트 가로보와;
   횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 상호 연결하도록 상기 교량의 경간부에 위치한 상기 수직 보강재들의 일부 이상을 횡방향으로 상호 연결하는 강재 가로보와;
   상기 강재 거더들 중 횡방향으로 최외측의 강재 거더의 외측 복부면에 외측으로 돌출된 전단 연결재와;
   상기 전단 연결재가 돌출된 상기 강재 거더의 복부면을 덮도록 합성된 차폐 콘크리트를;
   포함하여 구성되고, 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상은 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이 영역에서는 콘크리트에 덮이지 않아 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조.
   
2. 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더의 상기 하부 플랜지 둘레에 압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 합성된 합성 거더가 횡방향으로 2열 이상 교각 상부에 배열되고, 상기 강재 거더의 상부 플랜지에 바닥판 콘크리트가 합성되도록 구성된 합성 거더 교량의 상부 구조에 있어서,
   상기 케이싱 콘크리트와 상기 바닥판 콘크리트에 닿지 않도록 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 복부에 부착되고 강재로 형성된 다수의 수직 보강재와;
   상기 교각 상측에 위치하는 상기 수직 보강재의 하면에 부착되어 상기 케이싱 콘크리트와 상기 수직 보강재를 연결하고, 강재로 형성된 수평 연결재와;
   상기 교각의 상측에 위치한 상기 수직 보강재들과 상기 교량의 경간부에 위치한 상기 수직 보강재들의 일부 이상을 횡방향으로 상호 연결하여, 횡방향으로 인접한 상기 강재 거더들을 상호 연결하는 다수의 강재 가로보를;
   포함하여 구성되고, 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상은 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이 영역에서는 콘크리트에 덮이지 않아 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 강재 거더들 중 횡방향으로 최외측의 강재 거더의 외측 복부면에 외측으로 돌출된 전단 연결재와;
   상기 전단 연결재가 돌출된 상기 강재 거더의 복부면을 덮도록 합성된 차폐 콘크리트를;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조.
4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바닥판 콘크리트는 상기 강재 거더들의 상기 상부 플랜지가 전부 매설되도록 합성된 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조.
5. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, ,
   상기 바닥판 콘크리트는 상기 강재 거더들의 상기 상부 플랜지의 상면에 합성되고, 상기 상부 플랜지의 저면에는 합성되지 않으며; 상기 수직 보강재는 상기 강재 거더의 상기 복부와 상기 상부 플랜지에 동시에 부착된 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조.
6. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바닥판 콘크리트는 상기 강재 거더들의 상기 상부 플랜지 상에 거치되도록 설치된 프리캐스트 반단면 바닥판 콘크리트를 포함하여 상기 상부 플랜지와 합성된 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조.
7. 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더를 제작하는 강재거더 제작단계와;
   다수의 수직 보강재를 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 강재 거더의 복부에 부착시키는 수직보강재 부착단계와;
   압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 상기 하부 플랜지를 감싸도록 상기 케이싱 콘크리트를 상기 강재 거더에 합성하되, 상기 수직 보강재와 상기 케이싱 콘크리트가 서로 이격되도록 합성 거더를 제작하는 합성거더 제작단계와;
   상기 합성 거더를 교각 상에 2열 이상으로 거치시키는 합성거더 거치단계와;
   횡방향으로 인접한 상기 합성 거더들에 대하여 상기 교각의 사이에 위치한 교량의 경간부에 위치하는 상기 수직 보강재들 중 일부 이상을 강재 가로보로 상호 연결하는 강재가로보 설치단계와;
   상기 합성 거더의 상기 상부 플랜지에 합성되는 바닥판 콘크리트와 상기 교각의 상측의 상기 합성 거더를 횡방향으로 상호 연결하는 콘크리트 가로보를 합성하되, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이의 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상에는 콘크리트가 덮이지 않도록 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와;
   상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 상기 바닥판 콘크리트와 상기 콘크리트 가로보를 형성하는 콘크리트 타설단계를;
   포함하여 구성되고, 상기 거푸집 설치단계는, 횡방향으로 최외측에 위치한 상기 합성 거더의 복부 외측면이 모두 차폐되는 차폐 콘크리트가 상기 바닥판 콘크리트와 함께 합성되도록 상기 거푸집을 설치하여, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 차폐 콘크리트가 동시에 시공되며,
   상기 강재 거더의 복부의 일부 이상이 콘크리트가 덮이지 않아 강재가 외부에 노출되도록 시공하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법.
8. 상부 플랜지와, 하부 플랜지와, 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복부로 이루어진 I형상 단면을 갖는 강재 거더를 제작하는 강재거더 제작단계와;
   다수의 수직 보강재를 상기 강재 거더의 종방향을 따라 상호 간격을 두고 상기 강재 거더의 복부에 부착시키는 수직보강재 부착단계와;
   상기 수직 보강재들 중 교각의 상측에 위치하는 상기 강재 거더의 수직 보강재의 하면에 수평 연결재를 부착하는 수평연결재 부착단계와;
   압축 응력이 도입되는 케이싱 콘크리트가 상기 하부 플랜지를 감싸도록 상기 케이싱 콘크리트를 상기 강재 거더에 합성하되, 상기 케이싱 콘크리트는 상기 수평 보강재의 일부 이상을 매설하여 상기 수평 연결재에 의하여 상기 케이싱 콘크리트와 상기 수직 보강재가 상호 연결되도록 합성 거더를 제작하는 합성거더 제작단계와;
   상기 합성 거더를 교각 상에 2열 이상으로 거치시키는 합성거더 거치단계와;
   상기 교각의 상측에 위치한 상기 수직 보강재들과 교량의 경간부에 위치한 상기 수직 보강재들의 일부 이상을 횡방향으로 상호 연결하여, 횡방향으로 인접한 상기 합성 거더들을 다수의 강재 가로보로 상호 연결하는 강재가로보 설치단계와;
   상기 합성 거더의 상기 상부 플랜지에 합성되는 바닥판 콘크리트를 합성하되, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 케이싱 콘크리트 사이의 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상에는 콘크리트가 덮이지 않도록 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와;
   상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 상기 바닥판 콘크리트를 합성하는 바닥판 합성단계를;
   포함하여 구성되어, 상기 강재 거더의 복부의 일부 이상이 콘크리트가 덮이지 않아 강재가 외부에 노출되도록 시공하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 거푸집 설치단계는,
   횡방향으로 최외측에 위치한 상기 합성 거더의 복부 외측면이 모두 차폐되는 차폐 콘크리트가 상기 바닥판 콘크리트와 함께 합성되도록 상기 거푸집을 설치하여, 상기 바닥판 콘크리트와 상기 차폐 콘크리트가 동시에 시공되는 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법.
10. 제 7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거푸집 설치 단계는,
    상기 합성 거더의 상부 플랜지 상에 미리 제작된 프리캐스트 반단면 바닥판 콘크리트가 상기 거푸집의 일부가 되고 동시에 상기 바닥판 콘크리트의 일부가 되도록 상기 거푸집을 설치하는 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법.
    
11. 제 7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥판 콘크리트는 상기 강재 거더들의 상기 상부 플랜지의 상면에 합성되고, 상기 상부 플랜지의 저면에는 합성되지 않으며; 상기 수직 보강재는 상기 강재 거더의 상기 복부와 상기 상부 플랜지에 동시에 부착된 것을 특징으로 하는 합성 거더 교량의 상부 구조의 시공 방법.
    

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