KR101218819B1 - 바닥판 합성형 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

바닥판 합성형 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

바닥판을 별도로 시공하지 않고 PSC 거더에 바닥판을 합성시킨 거더를 이용한 교량시공방법에 대한 것으로서 상기 거더는 중앙 십자형 PSC 거더, 메인 십자형 PSC 거더 및 최외곽 십자형 PSC 거더의 대칭형 바닥판들이 서로 이격되어 배치되도록 하여 이격된 공간에 레벨링 콘크리트가 충진되어 일정한 두께로 형성되도록 함으로서 상기 거더들이 서로 구조적으로 일체화되도록 하며 상기 거더들은 십자형 PSC 거더로서 확장 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지 및 긴장재를 포함하며 전체적으로 I형 단면으로 형성되도록 하되 확장 상부플랜지에 의하여 횡단면이 십자형으로 형성된다.

Description

바닥판 합성형 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법{BRIDGE CONSTRUCION METHOD USING PSC GIRDER UNIFIED WITH SLAB}
본 발명은 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 바닥판을 별도로 시공하지 않고 PSC 거더에 바닥판을 합성시킨 거더를 이용한 교량시공방법에 대한 것이다.
도 1a는 비대칭형 거더를 이용한 교량 시공단면이다.
그 시공방법을 구체적으로 살펴보면 먼저, 교량 난간(53)을 설치할 수 있도록 폭이 작은 상판이 구비된 우측마감부재(20a)를 육상크레인(40)을 이용하여 양쪽 교각(31,32)의 우측 가장자리에 위치하게 시공한다.
이 상태에서 상기한 우측마감부재(20a)의 일측으로 육상크레인(40)으로 들어 올린 또 다른 메인부재(10a)의 일 측단 즉, 자유단을 이루는 상판의 한쪽 선단이 우측마감부재(20a)의 지지대(21a)에 형성된 상판거치대에 거치시켜 우측마감부재(20a)와 인접되는 메인부재(10a)와 동일 수평을 이루도록 구성한다.
그런 다음 앞서 설명한 바와 같은 동일한 방법으로 또 다른 메인부재(10b)를 이전 메인부재(10a)의 폭방향으로 연속적으로 조립한 다음 시공하고자 하는 교량의 폭을 형성하게 되면 즉, 최외곽측에 이르면 상대쪽 교량 난간을 설치할 수 있도록 구성된 최종 마감용 좌측마감부재(20b)를 결합하게 되면 교량의 상부 구조물을 완성하게 된다.
이에 좌,우측 마감부재(20a,20b)와 메인부재들(10a,10b)상면에 레벨링 콘크리트(51)와 포장층(52)를 시공하게 된다.
이에 바닥판을 별도로 시공하는 공종을 생략할 수 있게 됨을 알 수 있다. 하지만 이와 같이 비대칭형 거더인 좌,우측 마감부재, 메인부재들(20b,10a,10b,20a)를 이용하게 되면 제작은 공장에서 하더라도 운반 및 전도의 우려가 있어 시공성이 다소 저하될 수밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 비대칭형 거더와 인접 거더는 횡방향으로 서로 결속시켜 주어야 하므로 이러한 결속 시공공종에 따른 연결성능이 확보되어야 한다는 부담이 있게 된다.
도 1b는 종래 십자형 PSC 거더(60)들의 설치 형태를 도시한 것이다. 즉 십자형 거더(60)들을 횡방향으로 병렬 설치하여 상단돌출부(61)가 거더 거치 후 타설되는 바닥판 콘크리트(70)에 매립되도록 시공하게 된다.
이때 상기 십자형 PSC 거더(60)는 상부플랜지가 횡방향으로 폭이 확장되어 있어 거더와 거더 사이의 간격이 넓지 않기 때문에 상부플랜지의 단부 사이를 마감하는 형태로 시공하게 된다. 이를 위해 상부플랜지 사이에는 마감용 거푸집(70)을 설치하는 것이 일반적이다.
하지만 이러한 십자형 PSC 거더(60)도 별도의 현장타설 바닥판 콘크리트를 타설해야 한다는 한계가 있을 수 밖에 없게 됨을 알 수 있다.
이에 본 발명은 십자형 PSC 거더와 같이 상부플랜지가 횡방향으로 확장된 PSC 거더를 이용한 교량시공방법에 있어서 바닥판 콘크리트를 타설하지 않고 시공할 수 있는 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
첫째 종래 십자형 PSC 거더를 이용하되 상기 십자형 PSC 거더의 상부플랜지 상부에 대칭형 바닥판을 형성시키게 된다.
이와 같이 대칭형 바닥판은 십자형 PSC 거더의 복부 중심을 기준으로 양 측방으로 동일한 연장길이를 가지도록 바닥판이 연장되도록 하는 것을 의미한다.
이에 대칭형 바닥판은 십자형 PSC 거더의 일 측방으로 편심이 걸리지 않기 때문에 제작, 운반 및 시공에 있어 구조적으로 매우 유리하고 전도위험이 크지 않게 된다.
또한 대칭형 바닥판은 십자형 PSC 거더의 상부에 일체로 합성되기 때문에 십자형 PSC 거더에 충분한 프리스트레스를 도입하여 교량하부구조에 시공 후 추가 프리스트레스를 도입하지 않을 수 있어 구조적으로 매우 유리하게 된다.
둘째, 좌,우 외곽측 십자형 PSC 거더는 교량난간을 시공할 수 있을 정도로만 일측방으로 연장되도록 바닥판을 합성시킨 것을 이용하게 된다. 이에 바닥판에 의하여 전도되거나 편심이 크게 걸리지 않아 구조적으로나 시공성이 저하되지 않도록 하였다.
셋째, 좌,우 외곽측 십자형 PSC 거더와 좌,우 외곽측 십자형 PSC 거더 사이에 설치되는 메인 십자형 PSC 거더들은 횡방향으로 서로 이격시켜 병렬 설치하되 대칭형 바닥판의 단부가 인접한 십자형 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 지지되도록 함으로서 별도의 마감거푸집 없이 대칭형 바닥판을 동일 높이로 형성될 수 있도록 하고, 서로 이격된 대칭형 바닥판 사이는 레벨링 콘크리트를 이용하여 횡방향으로 서로 일체화될 수 있도록 하였다.
나아가 십자형 PSC 거더들은 강재 거푸집을 이용하여 십자형 PSC 거더를 1차로 먼저 타설하고 대칭형 바닥판을 2차로 타설하여 제작함으로서 제작의 효율성이 증진될 수 있도록 하였다.
본 발명은 바닥판을 십자형 PSC 거더와 일체로 형성시키게 되므로 바닥판 시공공종을 배제할 수 있어 매우 신속하고 경제적인 교량 시공이 가능하게 된다.
또한, 바닥판은 대칭형 바닥판 구조로 형성시키게 되므로 십자형 PSC 거더 상부에 일체로 합성시켜도 편심이 발생하지 않으므로 운반, 시공에 있어 전도 및 뒤틀림 등에 제한을 받지 않게 된다.
또한, 대칭형 바닥판은 인접한 십자형 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 지지되도록 설치하게 되므로 서로 횡방향으로 연속하여 PSC 거더를 거치한 후 대칭형 바닥판을 사이를 마감(레벨링 콘크리트를 이용함)하여 간단하게 횡방향으로도 십자형 PSC 거더를 일체화시킬 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.
도 1a는 종래 비대칭형 PSC 거더의 시공사시도 및 횡단면도,
도 1b는 종래 십자형 PSC 거더의 횡방향 설치도.
도 2는 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더의 사시도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 바닥판 합성형 PSC 거더의 실시예들
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더의 시공단면도들
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공 순서도이다.
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 십자형 PSC 거더(100)와 대칭형 바닥판(200)]
도 2는 본 발명의 십자형 PSC 거더(100)와 대칭형 바닥판(200)가 서로 합성된 바닥판 합성형 PSC 거더의 사시도이다.
상기 십자형 PSC 거더(100)는 확장 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130) 및 긴장재(140)를 포함하며 전체적으로 I형 단면으로 형성되도록 하되 확장 상부플랜지에 의하여 횡단면이 십자형으로 형성되도록 제작된다.
상기 확장 상부플랜지(110)는 하부플랜지(130)의 폭(w1)보다 큰 폭(w2)을 가지도록 형성되며 복부를 기준으로 양 측방으로 연장되도록 형성됨을 알 수 있다.
이때 상기 확장 상부플랜지(110) 상면에는 상단돌출블록(111)이 상방으로 연장되어 있어 후술되는 대칭형 바닥판(200)와의 합성능력을 증진시키는 역할을 하게 된다.
이에 상기 상단돌출블록(111)은 상부플랜지(110) 상면에 거더의 길이방향으로 서로 연속하여 시공할 수도 있지만 서로 이격된 블록의 형태로 형성될 수 있도록 할 수 있다.
상기 복부(120)는 상부플랜지(110)의 저면 중앙으로부터 하방으로 연장된 부재로 형성된다.
상기 하부플랜지(130)는 복부 저면 중앙에 양 측방으로 연장된 부재이다.
이에 상기 상단돌출블록(111)이 상면에 형성된 십자형 PSC 거더(100)는 그 자체로서 거더로 사용이 가능하지만 본 발명은 이러한 십자형 PSC 거더(100) 상부에 대칭형 바닥판(200)를 일체로 합성시킨 거더로 제작하게 된다.
즉 바닥판을 거더에 일체로 합성시켜 교량 시공 시 별도의 바닥판 시공 공종이 배제될 수 있도록 한 것이다.
이때 상기 바닥판은 십자형 PSC 거더(100)의 상부에 좌, 우 대칭으로 연장되도록 함으로서 십자형 PSC 거더(100)에 편심이 걸리지 않도록 한다는 의미에서 대칭형 바닥판(200)라 지칭하게 된다.
이때 상기 대칭형 바닥판(200)는 확장된 상부플랜지(110)의 폭보다 더 연장되도록 함으로서 복부(120)를 기준으로 측방으로 동일한 길이로 연장되도록 하게 되어 대칭형 바닥판(200) 단부는 인접한 거더의 상부플랜지 상면에 지지되도록 설치된다.
이러한 대칭형 바닥판(200)는 십자형 PSC 거더(100)와 일체로 합성되도록 하게 되는데 이러한 합성에 의한 거더를 본 발명에서는 바닥판 합성형 PSC 거더라 지칭한다.
이러한 바닥판 합성형 PSC 거더는 제작 시 공장에서 미리 제작하게 되는데 강재 거푸집을 바닥판 합성형 PSC 거더의 형태로 제작하되, 먼저 십자형 PSC 거더(100)를 1차로 먼저 타설하고 대칭형 바닥판(200)를 2차로 타설하여 제작할 수 있을 것이다.
이는 타설 순서는 십자형 PSC 거더(100)의 상단돌출블록(111)이 전단연결재의 기능을 가지게 되므로 서로 합성에 문제가 없을뿐더러 상기 대칭형 바닥판(200)의 횡방향 폭을 서로 다르게 형성시켜야 할 필요가 있기 때문이다.
[ 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더의 실시예 ]
도 3a 내지 도 3c는 바닥판 합성형 PSC 거더의 실시예들인데 교량 시공을 위한 메인 십자형 PSC 거더(100a)와 최외곽 십자형 PSC 거더(100b), 중앙 십자형 PSC 거더(100c)로 구분될 수 있다.
도 3a는 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a)를 도시한 것인데 확장 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 구성되도록 하되 대칭형 바닥판(200)가 양 측방으로 일정길이(L1) 연장되도록 형성된 것임을 알 수 있다.
이러한 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a)는 도 4a와 같이 교량의 최외곽 십자형 PSC 거더(100b) 사이에 거치되는 거더들이라 할 수 있다.
도 3b는 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)를 도시한 것인데 도 4a 및 도 4b와 같이 교량의 최외곽에 거치되는 거더들이라 할 수 있으며, 일측방으로만 대칭형 바닥판(200)가 일정길이(L2) 연장되도록 하되 상기 일정길이(L2) 연장은 교량 난간이 설치될 수 있을 정도로 연장되도록 하게 된다.
이에 상기 일정길이(L2) 연장된 대칭형 바닥판(200)는 일측방으로만 연장되어 달리 거더에 편심으로 작용하지 않게 됨을 알 수 있다.
도 3c는 중앙 십자형 PSC 거더(100c)를 도시한 것인데 도 4a 및 도 4b와 같이 교량의 중앙부에 거치되는 거더들이라 할 수 있으며, 양 측방으로만 대칭형 바닥판(200)가 형성되도록 하되 십자형 PSC 거더의 상단돌출블록(111)의 폭에 해당하는 일정길이(L3) 연장되도록 하게 된다.
이에 역시 상기 대칭형 바닥판(200)에 의하여 편심이 발생하지 않는다. 이로서 본 발명의 대칭형 바닥판(200)는 십자형 PSC 거더에 달리 편심을 발생하지 않도록 하는 정도의 폭을 가진 것임을 알 수 있다.
[ 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더의 횡방향 설치예 ]
도 4a 및 도 4b는 상기 도 3a 내지 도 3c에 의한 바닥판 합성형 PSC 거더의 실시예들을 교량의 횡방향 폭에 따라 병렬 설치한 상태를 도시한 것이다.
먼저, 도 4a에 의하면 5개의 바닥판 합성형 PSC 거더들이 설치되어 있음을 알 수 있는데 중앙 십자형 PSC 거더(100c)를 기준으로 양 측방으로 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a)가 2개 설치되고, 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a) 양 측방에 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)가 각각 설치되어 있음을 알 수 있다.
이때, 각 거더들은 대칭형 바닥판(200)의 단부가 인접한 거더의 상부플랜지 상면에 지지되도록 하여 대칭형 바닥판(200)는 서로 이격되도록 형성되어 있음을 알 수 있으며, 레벨링 콘크리트(400)를 타설하여 횡방향으로 인접한 거더들이 서로 일체로 거동하도록 하는 중요한 기능을 가지도록 함을 알 수 있다.
즉 상기 이격 공간에 채워진 레벨링 콘크리트(400)가 이 거더들을 횡방향으로 일체화되도록 하는 것이다.
이는 종전의 앵커볼트 등을 이용하는 것과 대비하여 전체 거더들이 한꺼번에 서로 연속하여 일체화되도록 한다는 점에서 서로 상이한 것이라 할 수 있다.
도 4b에 의하면 3개의 바닥판 합성형 PSC 거더들이 설치되어 있음을 알 수 있는데 중앙 십자형 PSC 거더(100c)를 기준으로 양 측방으로 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a)가 설치되어 있음을 알 수 있다.
역시 각 거더들은 대칭형 바닥판(200)의 단부가 인접한 거더의 상부플랜지 상면에 지지되도록 하여 대칭형 바닥판(200)는 서로 이격되도록 형성되어 있음을 알 수 있으며, 레벨링 콘크리트(400)를 타설하여 횡방향으로 인접한 거더들이 서로 일체로 거동하도록 함은 동일하다.
[ 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량 시공 방법]
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법을 도시한 것이다.
먼저 도 5a와 같이 교각, 교대와 같은 교량하부구조물(300)을 먼저 시공하게 되는데 이는 거더들을 거치하도록 하기 위함이다.
이에 도 5a에는 교대(310) 사이에 교각(310)이 1개 설치되어 있음을 알 수 있는데 이에 교대와 교각 사이에 바닥판 합성형 PSC 거더가 거치된다.
먼저 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)를 양 측방에 각각 설치하고 상기 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)의 상부플랜지에 대칭형 바닥판이 지지되도록 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a)를 각각 설치하게 된다.
다음으로는 상기 메인 바닥판 합성형 PSC 거더(100a)의 상부플랜지에 대칭형 바닥판이 지지되도록 중앙 십자형 PSC 거더(100c)를 설치하게 된다.
이에 5개의 거더들이 교량하부구조물에 거치되는데 이러한 거치는 기중기 인양장치(700)를 이용할 수 있을 것이다.
다음으로는 도 5b와 같이 레벨링 콘크리트(400)를 거더들의 상면에 소정의 두께로 타설하여 거더들을 서로 일체화시키고, 레벨링 콘크리트(400) 상면에 포장층(500)을 타설하되 교량난간(600)도 함께 설치하여 교량을 완성시키게 된다.
100: 십자형 PSC 거더
100a: 메인 십자형 PSC 거더
100b: 최외곽 십자형 PSC 거더
100c: 중앙 십자형 PSC 거더
110: 상부플랜지
111: 상단돌출블록
120: 복부
130: 하부플랜지
140: 긴장재
200: 대칭형 바닥판
300: 교량하부구조물
310: 교대
320: 교각
400: 레벨링 콘크리트
500: 포장층
600: 교량난간
700: 양중장치

Claims (4)

  1. 상면에 상단돌출블록이 형성된 확장 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 포함하여 I형 단면으로 제작된 십자형 PSC 거더 상부에 바닥판을 상단돌출블록에 의하여 합성시킨 바닥판 합성형 PSC 거더들을 이용한 교량시공방법에 있어서,
    상기 상단돌출블록의 폭에 해당하는 대칭형 바닥판이 복부를 기준으로 양 측방으로 연장되도록 형성되는 것으로서, 강재 거푸집을 이용하여 십자형 PSC 거더를 1차로 먼저 타설하고 대칭형 바닥판을 2차로 타설하여 제작한 중앙 십자형 PSC 거더(100c)를 교량 하부 구조물에 중앙부에 설치하고,
    상기 중앙 십자형 PSC 거더(100c)의 상부플랜지에 대칭형 바닥판의 단부가 지지되도록 설치되는 것으로서 복부를 기준으로 하부플랜지 폭보다 더 양 측방으로 연장되도록 대칭형 바닥판이 형성되는 것으로서, 강재 거푸집을 이용하여 십자형 PSC 거더를 1차로 먼저 타설하고 대칭형 바닥판을 2차로 타설하여 제작한 메인 십자형 PSC 거더(100a)를 교량 하부 구조물에 설치하고,
    상기 메인 십자형 PSC 거더(100a)의 상부플랜지에 대칭형 바닥판의 단부가 지지되도록 설치되는 것으로서 복부를 기준으로 일측방으로 연장되도록 바닥판이 형성되는 것으로서, 강재 거푸집을 이용하여 십자형 PSC 거더를 1차로 먼저 타설하고 바닥판을 2차로 타설하여 제작된 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)를 교량 하부 구조물에 설치하되,
    상기 중앙 십자형 PSC 거더(100c), 메인 십자형 PSC 거더(100a) 및 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)의 대칭형 바닥판(200)들은 서로 이격되어 배치되도록 하여 이격된 공간에 레벨링 콘크리트(400)가 충진되어 일정한 두께로 형성되도록 함으로서 상기 거더들이 서로 구조적으로 일체화되도록 하는 것을 특징으로 하는 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 최외곽 십자형 PSC 거더(100b)의 상부에는 교량난간이 설치되도록 하고, 상기 레벨링 콘크리트 상면에는 포장층이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상단돌출블록은 대칭형 바닥판과 십자형 PSC 거더의 합성증진을 위한 전단연결재 역할을 하는 것을 특징으로 하는 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 바닥판 합성형 PSC 거더는 긴장재를 더 포함하도록 하되 상기 긴장재는 제작 시 1회에 걸쳐 긴장 후 정착되도록 하는 것을 특징으로 하는 바닥판 합성형 PSC 거더를 이용한 교량시공방법.
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KR101414801B1 (ko) * 2013-11-08 2014-07-04 주식회사 한국교량개발연구소 합성거더

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