KR101260027B1 - 보에 외력을 가한 합성형 라멘교 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보에 외력을 가한 합성형 라멘교 및 이 시공방법에 관한 것으로서, 보에 외력(하향방향의 수직압축력)을 도입하여 합성전의 단순지지 구조에서 발생하는 보의 큰 정모멘트를 정ㆍ부의 휨모멘트로 재분배함과 아울러 기초부 상단에 부모멘트를 발생시켜 합성후 기초에 전달되는 정모멘트를 줄임으로서, 보와 기초의 단면을 최소화 할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 보에 외력을 가한 합성형 라멘교에 의하면, 지반에 상호간에 일정간격으로 이격형성된 복수개의 기초부와; 상기 기초부의 상측에 설치되는 수직 콘크리트 벽체와; 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부에 안착되는 교량받침과; 상기 수직 콘크리트 벽체의 내부에 하단부에서 부터 각각 배근되되, 상측일부가 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부로 돌출되는 PS강봉과; 상기 PS강봉이 저면에서 상면으로 관통설치되며, 상기 교량받침의 상부에 거치되는 보;를 포함하며, 상기 보의 상부로 돌출된 PS강봉에는 조임부로 긴장하고, 상기 보의 상부에 바닥판과 교량받침의 공간에 콘크리트를 타설/양생하여 상부슬래브와 수직 콘크리트 벽체가 일체로 결합되며, 상기 보는 합성보, 강거더, PSC 빔 중 어느 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

라멘교, 하중, 휨모멘트, 재분배

Description

보에 외력을 가한 합성형 라멘교 및 이 시공방법{Composite rahmen bridge inflicted external force on beam and construction method thereof}

본 발명은 합성전의 단순지지 구조에서 보의 자중과 바닥판의 타설 하중에 의해 발생하는 큰 정모멘트를 정ㆍ부의 휨모멘트로 재분배함과 아울러 기초부 상단에 부모멘트를 발생시킴으로서 부재의 단면을 최소화하여 경제적으로 사용될 수 있는 보에 외력을 가한 합성형 라멘교 및 이 시공방법에 관한 것이다.

근래에 들어 집중호우나 국지성호우로 인해 홍수가 빈번하게 발생하게 됨에 따라 하천의 계획홍수량 및 홍수위가 높아져 경간이 길면서도 형고가 낮은 장경간 저형고의 교량형식이 요구되고 있다. 그러나 현재의 교량 형식으로는 이러한 요구사항을 충족시킬 수 없기 때문에, 부득이 형고를 낮추기 위해 다경간 교량을 사용하거나 필요한 형고에 맞추어 도로의 계획고를 높여 불필요한 성토를 하고 있는 실정이다.

종래의 교량 형식 중에서 라멘교는 자중이 크기 때문에 장경간의 교량에는 거의 사용되지 않고 있으며, 주로 경간의 길이가 15m 이내의 도로나 소하천 등의 짧은 단경간 교량에 주로 적용되고 있다. 특히, 라멘교의 경간이 길어지게 되면 지점부에서의 부모멘트와 기초부 상단의 정모멘트가 급격하게 증가되어 슬래브 및 기초의 단면이 커지는 단점으로 15m 이상의 장경간 교량에는 실질적으로 적용하기가 매우 어렵다.

또한, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 종래의 철근콘크리트 라멘교는 슬래브의 단면이 전지간에 걸쳐 일정한 상부자중 등에 의한 등분포 하중이 작용하게 되면, 벽체와 상부슬래브가 결합되는 양측의 지점부에서는 지간부의 중앙보다 약 1.4배 정도 큰 휨모멘트가 작용하게 된다. 특히, 지간이 더 길어지게 되면, 지점부에 작용하는 휨모멘트와 기초상단의 정모멘트의 크기는 더욱 커지게 된다. 따라서 지점부와 기초부는 더 큰 휨모멘트 강성을 가지는 단면으로 이루어져야 하며, 기초폭을 넓게 해야만 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 문제점이 있다.

그러나 종래의 라멘교는 비교적 형고가 낮으며 교량받침과 신축이음장치가 없어 유지관리가 용이하다는 장점을 가지고 있으므로, 경간 증가에 따른 지점부에서의 부모멘트와 기초부 상단의 정모멘트 문제를 해결하여 장경간 저형고의 교량으로 사용될 수 있는 라멘교의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 벽체와 상부슬래브가 결합되는 지점부에서 크게 발생하는 부모멘트를 줄이기 위해 합성전을 단순지지구조로 시공하고, 합성전의 단순지지 구조에서 발생하는 보의 큰 정모멘트는 보에 외력(하향방향의 수직압축력)을 도입하여 보의 정모멘트를 정ㆍ부의 휨모멘트로 재분배함과 아울러 기초부 상단에 부모멘트를 발생시켜 라멘교에서 기초부에 전달되는 정모멘트를 줄임으로서 부재의 단면을 최소화하여 단순보와 라멘구조의 장점을 가장 효율적으로 결합한 교량형식인 보에 외력을 가한 합성형 라멘교 및 그 시공방법에 관한 것이다.

상기한 목적과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은, 지반에 상호간에 일정간격으로 이격형성된 복수개의 기초부와; 상기 기초부의 상측에 설치되는 수직 콘크리트 벽체와; 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부에 안착되는 교량받침과; 상기 수직 콘크리트 벽체의 내부에 하단부에서 부터 각각 배근되되, 상측일부가 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부로 돌출되는 PS강봉과; 상기 PS강봉이 저면에서 상면으로 관통설치되며, 상기 교량받침의 상부에 거치되는 보;를 포함하며, 상기 보의 상부로 돌출된 PS강봉에는 조임부로 긴장하고, 상기 보의 상부에 바닥판과 교량받침의 공간에 콘크리트를 타설/양생하여 상부슬래브와 수직 콘크리트 벽체가 일체로 결합되며, 상기 보는 합성보, 강거더, PSC 빔 중 어느 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

상기한 목적과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 수단은, 지반을 개착하여 설치공간을 형성하고, 상기 형성된 공간에 복수개의 기초부를 일정간격으로 이격되게 설치하는 제 1단계; 상기 기초부의 상측에 수직 콘크리트 벽체를 설치함과 아울러, 상기 수직 콘크리트 벽체의 내부에 하단부에서 부터 PS강봉을 배근하되, 상기 PS강봉의 상측 일부가 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부로 돌출되게 설치하는 제 2단계; 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부에 교량받침을 안착하는 제 3단계; 상기 보를 교량받침의 상측에 거치하면서 상기 PS강봉이 보의 저면에서 상면으로 관통하여 보의 상부로 돌출되도록 하는 제 4단계; 상기 보의 상부로 돌출된 PS강봉을 조임부로 긴장하고, PS강봉의 외주면에 몰탈로 그라우팅하여 고정하는 제 5단계; 상기 보의 상부에 바닥판과 교량받침의 공간에 콘크리트를 타설/양생하여 상기 수직 콘크리트 벽체와 상부슬래브를 일체형으로 결합하는 제 6단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교에 적용된 합성보(철골철근콘크리트 보, 프리플랙스거더), 강거더, PSC 빔은 합성전의 단순지지 형태에서 보에 외력(하향방향의 수직압축력)을 도입하여 보에서 발생되는 정모멘트를 정모멘트와 부모멘트로 재분배하게 되어 보의 단면높이를 최소화 할 수 있고, 합성전의 상부에서 발생하는 휨모멘트의 영향이 기초부에 전달되지 않음과 아울러 기초부 상단에 부모멘트를 발생시켜 기초부의 크기를 최소화 할 수 있으며, 바닥판의 시공후 추가고정하중과 활하중은 벽체와 상부슬래브가 강결되어 라멘구조로 거동함으로서 구조적으로 안정성이 확보되고 유지관리가 용이하며, 경제성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 보의 외력은 상부슬래브의 휨모멘트를 재분배하는 기능과 기초에 작용하는 휨모멘트를 감소시키는 역할을 하므로서 신규성 및 경제성이 확보되고, 형하공간의 여유높이에 따라 보의 형식(강거더, 철골철근콘크리트 보 및 프리플렉스거더, PSC 빔 계열 등)을 선택적으로 적용이 가능하여 다양한 보 형식에 적용이 가능한 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 보다 명백해 질것이다.

도 3은 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 정단면도이며, 도 5은 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 보의 합성보, 강거더 및 PSC 빔의 실시 예를 나타내는 단부와 중앙부의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 보에 외력을 가한 합성형 라멘교에 따른 휨모멘트의 조합을 나타내는 도이다.

상기 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교는 복수개가 지반에 상호간에 일정간격으로 이격설치되며, 축조된 라멘교의 기초를 담당하는 기초부(10)와, 상기 기초부(10)의 상측에 각각 수직 설치되는 수직 콘크리트 벽체(20)와, 상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 상부에 안착되는 교량받침(31)과, 상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 내부에 하단부에서 부터 각각 배근되되, 상측 일부가 상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 상부로 돌출되는 PS강봉(40)과, 상기 PS강봉(40)이 저면에서 상면으로 관통설치되며, 상기 교량받침(31)의 상부에 거치되는 보(50)를 포함하여 구성되며, 상기 보(50)의 상부에 바닥판과 교량받침(31)의 공간(30)에 콘크리트를 타설/양생하므로서 상부슬래브(60)와 수직 콘크리트 벽체(20)가 일체로 결합된다.

상기 교량받침(31)은 보(50)를 임시적으로 받치는 역할을 하는 바, 본 발명에 적용된 교량받침 외에도 보(50)를 임시적으로 받칠 수 있는 기능을 가진 받침이라면 모두 적용될 수 있다.

상기에서 보(50)는 도 6에서 보는 바와 같이 합성보(51) 또는 강거더(52), PSC 빔(53) 중에서 어느 하나를 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 합성보(51)는 철골철근콘크리트 보, 프리플랙스거더가 사용될 수 있다.

상기 합성보(51), 강거더(52), 및 PSC 빔(53)은 상기 보(50)의 상부에 바닥판과 교량받침(31)의 공간(30)에 콘크리트를 타설/양생하여 상기 수직 콘크리트 벽체와 상부슬래브(60)를 일체형으로 결합하기 전에 조임부(70)를 통해 긴장되며, 상기와 같은 합성보(51), 강거더(52), 및 PSC 빔(53)은 고정하중을 좀 더 자세히 설명하면 도 7에서 보는 바와 같이 보(50)와 상부슬래브(60)에 의해 발생되는 정모멘트를 정모멘트와 부모멘트로 재분배하게 되어 보(50)의 단면을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 합성전의 상부에서 발생하는 휨모멘트의 영향이 기초부(10)에 전달되지 않고 기초부 상단에 부모멘트를 발생시켜 기초부(10)의 크기를 최소화 할 수 있으며, 바닥판의 시공후 추가고정하중과 활하중은 수직 콘크리트 벽체(20)와 상부슬래브(60)가 일체형으로 강결되어 라멘구조로 거동함으로서 구조적으로 안정성이 확보되고 유지관리가 용이해진다.

그리고 상기 PSC 빔(53)은 콘크리트가 인장응력에 취약함으로 휨모멘트에 의해 발생하는 인장응력에 저항할 수 있도록 도 6a에서 보는 바와 같이 인장부인 지점부의 상면과 중앙부의 하면에 PS강선이 배치된 빔을 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 시공방법을 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 지반을 개착하여 설치공간을 형성하고, 이 형성된 공간에 복수개의 기초부(10)를 상호간에 일정간격 이격되게 설치한다. 그리고 상기 기초부(10)의 상측에 수직 콘크리트 벽체(20)를 설치한다.

그리고 수직 콘크리트 벽체(20)의 내부에 하단부에서 부터 PS강봉(40)을 배근하되, 상기 PS강봉(40)의 상측 일부분이 상기 수직 콘크리트 벽체의 상단 위쪽으로 돌출되게 배근하며, 돌출높이는 보(50)의 상단보다 높게 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 상부에는 후술하는 보(50)를 거치하기 위한 교량받침(31)을 설치하며, 상기 교량받침(31)은 앙카볼트로 고정하여 안정 적인 고정상태를 이룰 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이후, 상기 교량받침(31)의 상측에 보(50)를 거치하되, 상기 수직 콘크리트 벽체의 상단으로 돌출된 PS강봉(40)이 보(50)의 저면에서 상면으로 관통하여 보(50)의 상부로 돌출되도록 하며, 상기 돌출된 PS강봉(40)의 부분은 조임부(70)를 이용하여 긴장하고, 수직 콘크리트 벽체(20)에 설치된 PS강봉(40)과 쉬스관(미도시)의 공간에 몰탈로 그라우팅하여 고정한다.

상기에서 보(50)는 합성보(51), 강거더(52) 및 PSC 빔(53) 중에서 어느 하나를 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 합성보(51)는 철골철근콘크리트 보, 프리플랙스거더가 사용될 수 있다.

마지막으로, 상기 보(50)의 상부에 바닥판과 교량받침(31)의 공간(30)에 철근배근 및 거푸집(미도시)을 설치하고, 콘크리트를 타설/양생하여 상기 수직 콘크리트 벽체와 상부슬래브(60)를 일체형으로 결합하여 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 시공을 완료한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것을 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래기술의 따른 철근콘크리트 라멘교.

도 2는 종래기술의 철근콘크리트 라멘교에 따른 휨모멘트도.

도 3은 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 정단면도.

도 5은 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 보의 합성보, 강거더 및 PSC 빔의 실시 예를 나타내는 단부와 중앙부의 단면도.

도 6a는 본 발명에 따른 보의 PSC 빔의 강선을 나타내는 도.

도 7은 본 발명의 보에 외력을 가한 합성형 라멘교에 따른 휨모멘트의 조합을 나타내는 도.

도 8은 본 발명에 따른 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 시공순서도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 **

10 : 기초부 20 : 수직 콘크리트 벽체

30 : 공간 31 : 교량받침

40 : PS강봉 50 : 보

51 : 합성보 52 : 강거더

53 : PSC 빔 60 : 상부슬래브

70 : 조임부

Claims (3)

1. 지반에 상호간에 일정간격으로 이격형성된 복수개의 기초부(10)와;

   상기 기초부(10)의 상측에 설치되는 수직 콘크리트 벽체(20)와;

   상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 상부에 안착되는 교량받침(31)과;

   상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 내부에 하단부에서 부터 각각 배근되되, 상측일부가 상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 상부로 돌출되는 PS강봉(40)과;

   상기 PS강봉(40)이 저면에서 상면으로 관통설치되며, 상기 교량받침(31)의 상부에 거치되는 보(50);를 포함하며,

   상기 보(50)의 상부로 돌출된 PS강봉(40)에는 조임부(70)로 긴장하고,

   상기 보(50)의 상부에 바닥판과 교량받침(31)의 공간(30)에 콘크리트를 타설/양생하여 상부슬래브(60)와 수직 콘크리트 벽체(20)가 일체로 결합되며,

   상기 보(50)는 합성보(51), 강거더(52), PSC 빔(53) 중 어느 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 보에 외력을 가한 합성형 라멘교.
2. 삭제
3. 제 1항으로 이루어지는 보에 외력을 가한 합성형 라멘교의 시공방법으로서,

   지반을 개착하여 설치공간을 형성하고, 상기 형성된 공간에 복수개의 기초부(10)를 일정간격으로 이격되게 설치하는 제 1단계;

   상기 기초부(10)의 상측에 수직 콘크리트 벽체(20)를 설치함과 아울러, 상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 내부에 하단부에서 부터 PS강봉(40)을 배근하되, 상기 PS강봉(40)의 상측 일부가 상기 수직 콘크리트 벽체의 상부로 돌출되게 설치하는 제 2단계;

   상기 수직 콘크리트 벽체(20)의 상부에 교량받침(31)을 안착하는 제 3단계;

   상기 보(50)를 교량받침(31)의 상측에 거치하면서 상기 PS강봉(40)이 보(50)의 저면에서 상면으로 관통하여 보(50)의 상부로 돌출되도록 하는 제 4단계;

   상기 보(50)의 상부로 돌출된 PS강봉(40)을 조임부(70)로 긴장하고, PS강봉(40)의 외주면에 몰탈로 그라우팅하여 고정하는 제 5단계;

   상기 보(50)의 상부에 바닥판과 교량받침(31)의 공간(30)에 콘크리트를 타설/양생하여 상기 수직 콘크리트 벽체와 상부슬래브(60)를 일체형으로 결합하는 제 6단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보에 외력을 가한 합성형 라멘교 시공방법.

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