KR101263557B1 - 조립식 중공 세그먼트 교각 - Google Patents

조립식 중공 세그먼트 교각 Download PDF

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KR101263557B1
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강영종
원덕희
한택희
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 코핑부와, 상기 코핑부와 대향하여 이격 배치되는 베이스부와, 상기 코핑부 및 상기 베이스부 사이에 배치되고, 중공 구조의 세그먼트 내관, 상기 세그먼트 내관의 외주 상에 배치되는 세그먼트 콘크리트, 및 상기 세그먼트 콘크리트의 내부에 각각 배치되는 세그먼트 철근부를 구비하는 복수 개의 중공 세그먼트를 구비하고, 상기 복수 개의 중공 세그먼트의 사이에 배치되어 인접한 상기 중공 세그먼트 들 간 접합 상태를 형성하는 세그먼트 연결 유니트가 구비되고, 상기 세그먼트 연결 유니트는: 상기 복수 개의 중공 세그먼트 중 어느 하나에 배치되는 연결 유니트 베이스와, 상기 어느 하나의 중공 세그먼트에 마주하여 배치되는 다른 중공 세그먼트에 상기 연결 유니트 베이스와 대향하여 배치되는 연결 유니트 베이스 대응부를 구비하는 조립식 중공 세그먼트 교각을 제공한다.

Description

조립식 중공 세그먼트 교각{PREFABRICATED HOLLOW-SEGMENT TYPE PIER}
본 발명은 조립식 교각에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수 개의 조립식 세그먼트 사이의 간결하면서도 공고한 구조를 형성하는 조립식 중공 세그먼트 교각에 관한 것이다.
일반적으로 교량공사에서 시공되고 있는 교각은 현장타설 콘크리트 구조로, 현장에서 기초 터파기 작업이후, 기초 철근 및 거푸집을 배치한 상태에서 콘크리트를 타설한 뒤 일정 기간 동안 양생기간을 갖도록 하여 기초부를 형성한다.
기초부가 양생된 상태에서 그 상부로 철근과 거푸집을 형성해 가면서, 교각을 양생하고 교각 상부 즉 교량상판을 받치는 코핑부는 동바리를 받쳐 놓고 거푸집을 배치한 상태에서 1차 또는 2차 공정으로 콘크리트 타설하여 코핑부를 형성시키는 공법으로 교각을 완성한다. 이 때문에 거푸집의 설치 및 시공 후 거푸집의 탈형작업 등에서 많은 공사기간 및 경비가 소요된다. 또한 교각은 시공되는 위치에 따라서 고가도로 건설의 경우는 공사가 이루어지는 주변에 교통 혼잡을 주며, 배수처리 능력을 요하는 수중공사 등과 같이 작업환경이 열악한 상황에서는 시공관리가 어렵고 부실시공의 우려가 상존한다. 이를 위해 현장에서는 지형 바닥으로부터 기초 터파기를 포함하는 기초부 시공을 수행한 이후에 교각을 단위 구조물로 제작하여 조립하는 방식의 조립식 교각을 시공하고 있다. 통상적으로 조립식 교각의 시공에 따른 장점으로는 단위별로 프리캐스트 타입으로 제작된 구조물 즉, 프리캐스트 유닛은 공장에서 제작되므로 콘크리트의 품질관리가 유리하고, 프리캐스트 유닛을 연속적으로 제작하므로 인력관리 및 거푸집 전용에 유리하며, 프리캐스트 유닛제작을 기초부 공사와 병행해서 실시할 수 있으므로 현장 타설 방식에 비해서 공기를 단축시킬 수 있다는 점을 장점으로 들 수 있다.
하지만, 종래 기술에 따른 프리캐스트 유닛 구조의 교각은 각각의 개별 유닛을 결합함에 있어 상당히 복잡한 구조를 취하여 공정 시간이 현저히 증가되고 이로 인한 프리캐스트 유닛 구조의 장점인 신속한 작업 완료라는 효과가 상당히 저감되는 문제점이 수반되었다.
본 발명은 간단한 구조를 취하되 신속하고 공고한 결합 상태를 이루도록 하는 세그먼트 연결 유니트를 구비하는 조립식 중공 세그먼트 교각을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 코핑부와, 상기 코핑부와 대향하여 이격 배치되는 베이스부와, 상기 코핑부 및 상기 베이스부 사이에 배치되고, 중공 구조의 세그먼트 내관, 상기 세그먼트 내관의 외주 상에 배치되는 세그먼트 콘크리트, 및 상기 세그먼트 콘크리트의 내부에 각각 배치되는 세그먼트 철근부를 구비하는 복수 개의 중공 세그먼트를 구비하고, 상기 복수 개의 중공 세그먼트의 사이에 배치되어 인접한 상기 중공 세그먼트 들 간 접합 상태를 형성하는 세그먼트 연결 유니트가 구비되고, 상기 세그먼트 연결 유니트는: 상기 복수 개의 중공 세그먼트 중 어느 하나에 배치되는 연결 유니트 베이스와, 상기 어느 하나의 중공 세그먼트에 마주하여 배치되는 다른 중공 세그먼트에 상기 연결 유니트 베이스와 대향하여 배치되는 연결 유니트 베이스 대응부를 구비하는 조립식 중공 세그먼트 교각을 제공한다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 연결 유니트 베이스는: 링 형상의 연결 유니트 베이스 바디와, 상기 연결 유니트 베이스 바디에 형성되는 연결 유니트 베이스 수용부를 구비하고, 상기 연결 유니트 베이스 대응부는 상기 연결 유니트 베이스 수용부에 수용 배치될 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 세그먼트 연결 유니트는 연결 유니트 체결부를 더 구비하고, 상기 연결 유니트 체결부는 상기 연결 유니트 베이스 및 상기 연결 유니트 베이스 대응부를 관통하여 상기 연결 유니트 베이스 및 상기 연결 유니트 베이스 대응부를 연결할 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 연결 유니트 베이스 대응부는 상기 세그먼트 철근부와 연결되는 돌기 형상의 스터드 블록 대응부를 구비할 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 연결 유니트 베이스 대응부는 상기 세그먼트 철근부와 연결되는 링 형상의 스터드 링 대응부를 구비할 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 연결 유니트 베이스 및 상기 연결 유니트 베이스 대응부에는 각각 유니트 베이스 체결 관통구 및 유니트 베이스 대응부 체결 관통구가 구비되고, 상기 연결 유니트 체결부는: 상기 유니트 베이스 체결 관통구 및 상기 유니트 베이스 대응부 체결 관통구를 관통하는 체결 볼트와, 상기 체결 볼트의 타단에 배치되어 상기 유니트 베이스 체결 관통구 및 상기 유니트 베이스 대응부 체결 관통구와의 체결 상태를 유지시키는 체결 너트를 구비할 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 세그먼트 내관의 상기 연결 유니트 베이스를 향한 일단에는 길이 방향으로 연장 형성되는 내관 연장부가 구비되고, 상기 연결 유니트 베이스에는 상기 내관 연장부를 수용하는 유니트 베이스 단차가 구비될 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 베이스부는: 중공 구조의 베이스 세그먼트 내관, 상기 베이스 세그먼트 내관의 외주 상에 이격되어 배치되는 베이스 세그먼트 외관, 상기 베이스 세그먼트 내관와 상기 베이스 세그먼트 외관 사이에 배치되는 베이스 세그먼트 콘크리트, 및 상기 베이스 세그먼트 콘크리트의 내부에 각각 배치되는 세그먼트 철근부를 구비하는 베이스 중공 세그먼트와, 상기 베이스 세그먼트 외관 및 상기 베이스 세그먼트 내관이 각각 부착되는 베이스 바텀 플레이트 및 상기 베이스 세그먼트 외관의 외주 상에 상기 베이스 바텀 플레이트와 평행하게 배치되는 베이스 어퍼 플레이트를 포함하고 지면 매설을 위한 앵커 볼트가 관통되는 베이스 플레이트와, 일측은 상기 베이스 세그먼트 외관의 외주에 연결되고, 상기 일측의 인근으로 서로 마주하는 측면은 각각 상기 베이스 어퍼 플레이트 및 상기 베이스 바텀 플레이트에 연결되는 베이스 리브를 구비할 수도 있다.
상기 조립식 중공 세그먼트 교각에 있어서, 상기 베이스 세그먼트 외관 및 상기 베이스 세그먼트 내관의 일측은 상기 베이스부에 인접한 다른 중공 세그먼트의 연결 유니트 베이스를 향하여 연장 형성될 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각은, 각각의 중공 세그먼트에 프리캐스트 타입으로 장착되는 연결 유니트 베이스와 연결 유니트 베이스 대응부를 구비하는 세그먼트 연결 유니트를 통하여 인접한 중공 세그먼트 간의 간결한 접속 구조를 간결하면서도 정확하고 공고하게 체결 형성하여 공기 단축 효과를 이룰 수 있다는 점에서 신속한 공정 완료를 이루도록 한다.
둘째, 본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각은, 부분 파손시 해당하는 파손 부위 해당 영역만 교체하여 시공 가능함으로써 우수한 유지 관리 효과를 제공할 수도 있다.
셋째, 본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각은, 맞물림 구조의 연결 유니트 베이스와 연결 유니트 베이스 대응부를 구비함으로써 안정적이면서도 신속한 장착 구조를 형성하게 할 수도 있다.
넷째, 본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각은, 맞물림 구조의 연결 유니트 베이스와 연결 유니트 베이스 대응부는 돌기 형상 내지 링 형상을 취함으로써 신속한 맞물림 구조 형성을 가능하게 함으로써 신속하면서도 정위치 확인을 용이하게 하는 장착 구조를 형성할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 개략적인 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 중공 세그먼트에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 중공 세그먼트에 대한 선 A-A를 따라 취한 개략적인 부분 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 연결 유니트 베이스의 개략적인 부분 절단 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 연결 유니트 베이스 대응부를 포함하는 단부에 대한 개략적인 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 인접한 중공 세그먼트 및 세그먼트 연결 유니트의 조립 상태를 도시하는 개략적인 부분 확대 정단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 베이스부에 대한 개략적인 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 베이스부에 대한 개략적인 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 베이스부에 대한 개략적인 부분 사시 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 베이스부에 대한 개략적인 부분 정단면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 세그먼트 연결 유니트의 연결 유니트 베이스에 대한 개략적인 저면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 세그먼트 연결 유니트의 다른 유형의 연결 유니트 베이스에 대한 개략적인 저면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예 따른 조립식 중공 세그먼트 교각의 세그먼트 연결 유니트의 연결 유니트 베이스 대응부의 일예에 대한 개략적인 부분 사시도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각(1)에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 조립식 중공 세그먼트 교각(1)은 코핑부(20)와, 베이스부(30)와 복수개의 중공 세그먼트(10)를 구비하는데, 복수 개의 중공 세그먼트(10) 사이, 코핑부(20)와 중공 세그먼트(10) 사이 또는 베이스(30)와 중공 세그먼트(10) 사이 중 하나 이상에 세그먼트 연결 유니트(100)가 배치된다. 코핑부(20)는 본 발명 조립식 중공 세그먼트 교각(1)의 상단에 배치되고 베이스부(30)는 코핑부(20)와 대향하여 이격 배치되되, 코핑부(20)와 베이스부(30) 사이에는 복수 개의 중공 세그먼트(10)가 배치된다. 본 발명의 중공 세그먼트(30)는 복수 개가 배치되는데, 복수 개의 중공 세그먼트(10)는 서로 연결되어 본 발명의 조립식 중공 세그먼트 교각(1)의 기둥부를 이룬다.
중공 세그먼트(10)는 코핑부(20) 및 베이스부(30)의 사이에 배치되고 세그먼트 내관(11)과, 세그먼트 콘크리트(13)와, 세그먼트 철근부(15)를 포함한다. 세그먼트 내관(11)은 강관으로 구현되고 세그먼트 콘크리트(13)는 세그먼트 내관(11)의 외주 상에 배치되고, 세그먼트 철근부(15)는 세그먼트 콘크리트(13)의 내부에 각각 배치된다. 본 발명의 중공 세그먼트(10)는 프리캐스트 유닛 타입으로 제작되어 현장에 블록 세그먼트 타입으로 제공되어 현장에서의 조립을 통한 교각 기둥부 형성을 이룸으로써 신속한 교각 건설을 이루도록 한다. 세그먼트 내관(11)의 외측에 배치되는 세그먼트 철근부(15)는 타설되어 중공 형성되는 세그먼트 콘크리트(13)의 내부에 배치됨으로 세그먼트 콘크리트(13)의 외주면에 구속력을 제공한다.
세그먼트 철근부(15)는 횡철근(17)과 종철근(18)을 포함하는데, 도 4에 도시된 바와 같이 횡철근(17)은 중심점 O를 중심으로 환형상을 이루며 배치되고 종철근(18)은 도 4의 지면을 관통하는 방향으로 조립식 중공 세그먼트 교각(1)의 길이 방향으로 형성되되 횡철근(17)과 종철근(18)은 서로 연결된다.
세그먼트 내관(11)은 중공형 세그먼트 콘크리트(13)의 내측에 배치된다. 세그먼트 내관(11)은 본 실시예에서 강관으로 형성되는데, 세그먼트 내관(11)의 구조를 통하여 세그먼트 내관(11)에 차후 콘크리트 충전을 통하여 강관으로 구현되는 내관의 국부 좌굴 저항, 내관에 의한 콘크리트 구속 효과를 수반하여 거푸집 제거를 통한 원활하고 신속한 현장 작업을 가능하게 하여 시공비를 현저하게 저감시킬 수 있다.
본 발명의 중공 세그먼트(10)는 내부 구속 중공 RC(reinforced concrete)로 구현됨으로써 세그먼트 콘크리트(13)의 내측 중공면에 배치되어 세그먼트 콘크리트(13)의 중공 내측 콘크리트면에 구속력을 제공하여 중공 내측 콘크리트면의 취성 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 복수 개의 중공 세그먼트(10)는 복수 개가 배치됨으로써 소정의 교각 길이를 형성하는 기둥부를 이루는데, 복수 개의 중공 세그먼트(10)의 연결은 세그먼트 연결 유니트(100)를 통하여 이루어질 수 있다. 즉, 세그먼트 연결 유니트(100)는 복수 개의 중공 세그먼트(10)의 사이에 배치되어 인접한 중공 세그먼트 들 간의 접합 상태를 형성한다. 본 발명의 일실시예에 따른 세그먼트 연결 유니트(100)는 연결 유니트 베이스(110)와 연결 유니트 베이스 대응부(120)를 포함한다.
도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 세그먼트 연결 유니트(100)의 개략적인 단면도가 도시되는데, 연결 유니트 베이스(110)는 중공 세그먼트(10)의 일단에 배치되고 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 연결 유니트 베이스(110)와 마주하며 다른 중공 세그먼트(10)의 타단에 배치된다. 즉, 복수 개가 배치되는 중공 세그먼트(10)는 서로 인접한 각각의 중공 세그먼트(10)의 각각의 단부로 일측에는 연결 유니트 베이스(110)가 그리고 타측에는 연결 유니트 베이스 대응부(120)가 배치되는 구조를 취한다.
연결 유니트 베이스(110)는 연결 유니트 베이스 바디(111)와 연결 유니트 베이스 수용부(113)를 구비하는데, 연결 유니트 베이스 바디(111)는 중공 세그먼트(10)의 일단에 배치되는 링 형상 구조를 이루고, 연결 유니트 베이스 수용부(113)는 링 형상의 연결 유니트 베이스 바디(111)의 단부면에 연결 유니트 베이스 대응부(120)를 향하여 형성되는 홈을 지시한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 연결 유니트 베이스 바디(111)의 중앙에는 유니트 베이스 바디 중공(112)을 구비하는 링 형상 구조를 이루는데, 중심점 O로부터 연결 유니트 베이스 바디(111)는 도면 부호 Ro로 지시되는 외측 반경(Ro)를 구비하고 연결 유니트 베이스 바디 중공(112)은 도면 부호 Ri로 지시되는 내측 반경(Ri)을 구비한다. 또한, 연결 유니트 베이스 바디(111)의 상면으로 유니트 베이스 바디 중공(112)을 향한 내측 단부에는 유니트 베이스 단차(117)가 구비되는데, 중심점 O로부터 유니트 베이스 단차(117)의 내측면까지의 반경은 도면 부호 RD로 지시되는 단차 반경(RD)를 구비하는데, 단차 반경(RD)보다 외측 반경(Ro)은 큰 값을 구비하고 단차 반경(RD)은 외측 반경(Ro)과 내측 반경(Ri) 사이의 값을 갖는다.
연결 유니트 베이스 바디(111)의 상면은 중공 세그먼트(10)의 세그먼트 콘크리트(113) 및 세그먼트 철근부(15)와 접하는 면을 이룸으로써 중공 세그먼트(10)의 세그먼트 콘크리트(13)가 형성하는 중공부와 유니트 베이스 바디(111)의 단차 반경(RD)은 실질적으로 동일한 값을 갖는다.
연결 유니트 베이스 바디(111)의 하면에는 연결 유니트 베이스 수용부(113)가 배치되는데, 연결 유니트 베이스 수용부(113)는 연결 유니트 베이스 바디(111)의 하면에 홈으로 형성된다. 연결 유니트 베이스 수용부(113)는 소정의 사전 설정된 너비(t)를 구비하고, 연결 유니트 베이스 수용부(113)의 중심은 중심점 O로부터 도면 부호 Rn의 배치 반경(Rn)을 갖는데, 배치 반경(Rn)은 내측 반경(Ri)과 외측 반경(Ro)의 사이 값을 갖는다.
연결 유니트 베이스 수용부(113)는 연결 유니트 베이스 바디(111)의 하면에 형성되는 라인 타입 연결 유니트 베이스 수용부(113-2)로 형성됨으로써 강(鋼)으로 형성되는 연결 유니트 베이스 바디(111)의 재료비를 절감시키고 원활한 작업을 가능하게 하는 구조를 취할 수도 있고, 경우에 따라 하기되는 연결 유니트 베이스 대응부(120)의 위치에 대응하여 개별적으로 형성되는 홀(hall) 타입 연결 유니트 베이스 수용부(113-1)로 형성될 수도 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 연결 유니트 베이스 수용부(113)는 홀 타입 연결 유니트 베이스 수용부(113-1)로 형성되어 하기되는 연결 유니트 베이스 대응부(120)와의 결합을 원활하게 함과 동시에 부가적인 체결 구조를 원활하게 이룰 수 있도록 하는 구조를 취한다.
연결 유니트 베이스 대응부(120)는 연결 유니트 베이스(110)의 마주하는 인접한 중공 세그먼트(10)의 단부에 배치되는데, 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 강재로 형성된다. 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 중공 세그먼트(10)의 세그먼트 콘크리트(13)의 내부에 배치되는 철근부(15)의 종철근(17)의 일단과 연결된다. 경우에 따라 종철근(17)과 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 일체로 형성되는 구조를 취할 수도 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 별개물로 형성되고 종철근(17)에 연결되는 구조를 취한다. 이때, 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 중심점 O로부터 배치 반경(Rn)의 값을 갖는 위치에 배치되는데, 연결 유니트 베이스 대응부(120)의 폭은 유니트 베이스 수용부(113)의 너비(t) 이하의 값을 갖는다.
또한, 본 발명의 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 스터드 블록 대응부(120-1)를 구비할 수도 있고, 링 형상 스터드 링 대응부(120-2)로 구현될 수도 있다. 즉, 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 블록 타입의 스터드 블록 대응부(120-1)를 구비할 수 있는데, 스터드 블록 대응부(120-1)는 스터드 블록 대응부 바디(121-1, 도 15 참조)를 구비한다. 스터드 블록 대응부 바디(121-1)의 단부는 중공 세그먼트(10)의 종철근(17)과 연결되고, 어느 하나의 중공 세그먼트(10)의 단부에 배치되는 스터드 블록 대응부 바디(121-1)는 인접한 다른 중공 세그먼트(10)에 배치되는 연결 유니트 베이스(110)의 연결 유니트 베이스 수용부(113)에 수용 배치되는데, 연결 유니트 베이스 수용부(113)가 홀 타입 연결 유니트 베이스 수용부(113-1, 도 13 참조)로 형성되는 경우 개별 홀 타입 연결 유니트 베이스 수용부(113-1)에 서로 맞물림되도록 삽입 배치되는 구조를 형성하게 되고, 연결 유니트 베이스 수용부가 라인 타입 연결 유니트 베이스 수용부(113-2, 도 14 참조)로 형성되는 경우 안정적으로 신속하게 삽입 배치되는 구조를 형성할 수 있는데, 이 경우 하기되는 유니트 베이스 체결 관통구 및 유니트 베이스 대응부 체결 관통구의 정렬을 위하여 연결 유니트 베이스 수용부(113-2)의 내측면에 소정의 돌기 내지 홈이 형성되어 조립 공정시 원활한 위치 인지를 가능하게 하는 구성요소가 더 구비될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 세그먼트 연결 유니트(100)는 연결 유니트 체결부(130)를 구비하고 연결 유니트 베이스(110) 및 연결 유니트 베이스 대응부(120)에는 각각 유니트 베이스 체결 관통구(115)와 유니트 베이스 대응부 체결 관통구(123, 도 8 및 도 15 참조)가 개별적으로 형성될 수 있다. 즉, 연결 유니트 체결부(130)는 체결 볼트(131)와 체결 너트(133)를 포함하는데, 체결 볼트(131)는 유니트 베이스 체결 관통구(115) 및 유니트 베이스 대응부 체결 관통구(123)을 관통하여 배치되고, 체결 너트(133)는 체결 볼트(131)의 타단에 배치되어 유니트 베이스 체결 관통구(115) 및 유니트 베이스 대응부 체결 관통구(123)와의 체결 상태를 유지시킨다.
또한, 연결 유니트 체결부(130)는 세그먼트 연결 유니트(100)의 연결 유니트 베이스(110) 및 연결 유니트 베이스 대응부(120)의 관통 체결과 동시에 세그먼트 콘크리트(13)의 내측에 배치되는 내관(11)도 연결되는 구조를 형성하여 구속 체결력을 증대시키는 구조를 형성할 수도 있다. 즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 중공 세그먼트(10)의 세그먼트 콘크리트(13)의 단부로 연결 유니트 베이스 대응부(120)가 배치되는 단부에는 중공 세그먼트(10)의 길이 방향을 향하여 내관(11)으로부터 연장 형성되는 내관 연장부(12a)가 구비되고, 내관 연장부(12a)에는 내관 연장 관통구(12b)가 구비된다. 내관 연장 관통구(12b)의 개수 및 복수 개의 내관 연장 관통구(12b) 간의 간격은 어느 값에 국한되는 것은 아니나, 복수 개의 내관 연장 관통구(12b)는 중심점 O로부터 등각 배치되되 연결 유니트 베이스(110)에 형성되는 유니트 베이스 체결 관통구(115)와 동일한 개수 및 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 유니트 베이스 체결 관통구(115), 유니트 베이스 대응부 체결 관통구(123) 및 내관 연장 관통구(12b)의 개수는 특정한 값으로 고정될 필요는 없으나, 각각의 강성을 저해하지 않을 정도의 개수로 선택되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구조를 통하여 연결 유니트 체결부(130)는 연결 유니트 베이스(110), 연결 유니트 베이스 대응부(120) 및 내관(11)을 관통하여 연결 배치되는 구조를 형성하여 확실한 구속력을 통한 안정적인 체결 구조를 형성할 수 있다. 이러한 체결 구조 과정에 있어, 내관 연장부(12a)는 마주하는 연결 유니트 베이스(110)에 형성되는 유니트 베이스 바디 중공(112)에 삽입 배치되는데, 연결 유니트 베이스(110)의 유니트 베이스 바디 중공(112)의 내측에 형성되는 단차 구조를 통하여 복수 개의 중공 세그먼트 들 간의 접촉 구조를 안정적으로 형성할 수도 있다. 즉, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 서로 인접한 중공 세그먼트(10)에는 각각 연결 유니트 베이스(110)와 연결 유니트 베이스 대응부(120)가 배치되고 연결 유니트 체결부(130)를 통하여 상호 관통 체결되는 구조를 형성하되, 연결 유니트 체결부(130)는 내관 연장부(12a)의 내관 연장 관통구(12b)를 관통하여 배치된다. 이때, 내관 연장부(12a)는 인접한 다른 중공 세그먼트(10)의 연결 유니트 베이스(110)를 향하여 연장 형성되고, 이의 대응되는 위치에는 유니트 베이스 단차(117)가 배치되는데, 유니트 베이스 단차(117)의 두께는 내측 반경(Ri)과 단차 반경(RD)의 차의 값을 갖는 것이 바람직하나 본 발명의 내관(11)이 이에 국한되는 것은 아니다.
이와 같은 구조를 통하여 인접한 중공 세그먼트(10)들이 접촉되는 경우, 내관 연장부(12a)는 유니트 베이스 단차(117)에 안정적으로 수용 배치되어 중공 세그먼트(10)들의 안정적인 적립 구조를 형성할 수 있다. 또한, 내관 연장부(12a)가 인접한 유니트 베이스 단차(117)에 수용 배치되는 구조를 형성함으로써 복수 개의 중공 세그먼트(10)가 적층되는 경우 복수 개의 내관(11)의 내측면의 연속성을 확보하고 연결 유니트 베이스(110) 및 연결 유니트 베이스 대응부(120)의 내측 중공부로의 노출 영역을 최소화시킴으로써 외부 노출로 인한 손상을 최소화시킬 수도 있다.
한편, 상기에서 본 발명의 일실시예에 따른 중공 세그먼트(10)의 프리캐스트 유닛 타입의 형성 과정은 다음과 같다. 먼저, 세그먼트 연결 유니트(100)의 연결 유니트 베이스(110)를 배치시키고 상부에 철근부(15) 및 내관(11)을 배치한다. 이때, 철근부(15)의 종철근(17)의 하단과 내관(11)의 하단은 각각 연결 유니트 베이스(110)에 용접 공정을 통하여 연결된다. 철근부(15)의 외측에는 형틀(미도시)가 배치되는데, 철근부(15)의 종철근(17) 및 내관(11)이 연결 유니트 베이스(110)에 연결된 후 사전 배합된 콘크리트가 타설되고 양생 과정을 거쳐 세그먼트 콘크리트(13)를 형성함으로써, 프리캐스트 타입의 중공 세그먼트(10)가 형성될 수 있다. 물론, 내관(11)은 적절한 길이 및 위치 선정을 통하여 중공 세그먼트(10)의 하단에는 유니트 베이스 단차(117)를 형성하고 상단에는 내관 연장부(12a)가 배치되도록 형성된다. 또한, 중공 세그먼트(10)의 상단으로 종철근(17)의 단부에는 연결 유니트 베이스 대응부(120)가 배치되는데, 연결 유니트 베이스 대응부(120)는 종철근(17)과 일체형으로 형성되는 구조로 선택될 수도 있으나, 강재 별개물로 형성되어 용접 공정을 통하여 종철근(17)의 단부에 배치되는 구조를 형성할 수도 있다. 이때, 별개물로서의 연결 유니트 베이스 대응부(120)와 종철근(17)의 용접 공정은 세그먼트 콘크리트(13)의 형성을 위한 타설 전에 이루어질 수도 있고 세그먼트 콘크리트(13)의 타설 양생 후 이루어질 수도 있는 등 적절한 선택이 이루어질 수도 있다.
한편, 여기서 도시되지는 않았으나 복수 개의 중공 세그먼트(10)가 적층 조립되는 경우, 각각의 중공 세그먼트(10)의 사이에는 에폭시 등의 간극 접착제(미도시)가 배치될 수도 있고, 사이에 고무 패드가 배치되어 소정의 조립 과정시 발생하는 중공 세그먼트(10) 간의 접촉으로 인한 손상을 방지할 수도 있다.
또한, 상기 실시예들에서는 각각의 중공 세그먼트 간의 연결 구조에 대하여 기술되었으나, 중공 세그먼트와 최상단의 코핑부(20) 간의 연결 구조는 내관 연장부의 추가없이 형성되는 구조를 이룰 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 코핑부(20)는 인접한 중공 세그먼트(10a)와 연결되는데, 중공 세그먼트(10b)의 철근부의 종철근(18a)은 중공 세그먼트(10b)의 상단으로부터 연장되어 형성된다. 즉, 중공 세그먼트(10b)는 일단이 코핑부(20)와 연결되는데, 코핑부(20)의 하부에는 단턱부로서의 코핑 연결부(22)가 배치되고 코핑 연결부(22)는 인접한 중공 세그먼트(10b)의 내부에 배치되는 내관(11b)에 수용 배치된다. 또한, 코핑부(20)에는 코핑 관통구(21)가 배치되는데, 코핑 관통구(21)는 복수 개가 배치되되 인접한 중공 세그먼트(10b)에 연장되어 형성되는 종철근(18b)의 개수와 동일한 값을 갖는다. 인접한 중공 세그먼트(10b)의 종철근(18b)은 코핑 관통구(21)를 관통하여 상단으로 관통 배치되고, 코핑부(20)의 상단에서는 별도의 너트와 같은 체결 수단을 통하여 체결 지지되는데, 종철근(18b)의 직경은 코핑 관통구(21)의 내경보다 작은 값을 구비함으로써 종철근(18b)이 코핑 관통구(21)를 관통한 후 종철근(18b)과 코핑 관통구(21) 사이에는 소정의 간극이 형성되는데, 이들 간극에는 모르타르가 타설되어 간극을 메울 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여 코핑부(20)와 인접한 중공 세그먼트(10b)와의 안정적인 결합을 이룰 수 있다. 본 실시예에서 종철근(18b)이 연장되어 코핑부에 관통 배치되는 구조를 취하였으나, 경우에 따라 현장에서 별도의 코핑부 용 종철근이 구비되고 도면 부호 10으로 지시되는 중공 세그먼트의 종철근에 용접 연결되는 구조로 형성될 수도 있는 등 설계 사양 및 현장 여건에 따라 다양한 변형이 가능하다. 또한, 여기서 명확하게 기술되지는 않았으나, 코핑부의 하단에 인접한 내관 연장부를 수용하는 별도의 코핑 수용부(미도시)를 구비하는 구성을 취할 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
또한, 상기 실시예들에서는 각각의 중공 세그먼트 간의 연결 구조에 대하여 기술되었으나, 중공 세그먼트와 베이스부(30) 간의 연결 구조는 상기한 중공 세그먼트와 유사하되 추가적인 구성이 구비될 수도 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 베이스부(30)는 베이스 중공 세그먼트(10a)와 베이스 플레이트(31,32)와 베이스 리브(33)를 구비한다. 베이스 중공 세그먼트(10a)는 베이스 세그먼트 내관(11a)과 베이스 세그먼트 외관(19a)와 베이스 세그먼트 콘크리트(13a)와 세그먼트 철근부(15a;17a,18a)를 구비하는데, 베이스 세그먼트 내관(11a)은 중공 구조를 이루고 베이스 세그먼트 외관(19a)은 베이스 세그먼트 내관(11a)의 외주 상에 이격되어 배치되고 베이스 세그먼트 콘크리트(13a)는 베이스 세그먼트 내관(11a)과 베이스 세그먼트 외관(19a) 사이에 타설 양생되어 배치되되, 베이스 세그먼트 콘크리트(13a)의 내부에는 베이스 세그먼트 철근부(15a)가 배치되는 구조를 취한다.
또한, 베이스 플레이트(31,32)는 지면 매설을 위한 앵커 볼트가 관통된다. 베이스 플레이트(31,32)는 베이스 바텀 플레이트(32)와 베이스 어퍼 플레이트(31)를 구비하는데, 베이스 바텀 플레이트(32)는 베이스 세그먼트 내관(11a) 및 베이스 세그먼트 외관(19a)이 각각 부착되고 베이스 어퍼 플레이트(31)는 베이스 세그먼트 외관(19a)의 외주 상에 베이스 바텀 플레이트(32)와 평행하게 배치되는데, 베이스 어퍼 플레이트(31)와 베이스 바텀 플레이트(32)의 사이에는 베이스 리브(33)가 배치된다. 즉, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 베이스 리브(33)는 일단은 베이스 어퍼 플레이트(31)에, 타단은 베이트 바텀 플레이트(32)에 그리고 일측은 베이스 세그먼트 외관(19a)의 외주에 부착되는데, 이와 같은 부착은 용접 공정을 통하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 베이스 어퍼 플레이트(31)와 베이스 바텀 플레이트(32) 및 베이스 어퍼 플레이트(31)와 베이스 바텀 플레이트(32) 사이에 배치되는 복수 개의 베이스 리브(33)를 통하여 베이스부(30)는 본 발명의 조립식 중공 세그먼트 교각의 안정적인 베이스 구조를 형성할 수 있다.
이와 같은 베이스부(30)는 교각의 매설 위치에 터파기 작업이 실행된 후, 베이스부(30)의 베이스 어퍼 플레이트(31)와 베이스 바텀 플레이트(32)를 관통하는 복수 개의 앵커 볼트(34)가 지중에 매설된 앵커 프레임(38,39)에 장착된 후 콘크리트 타설되어 본 발명의 조립식 중공 세그먼트 교각(1)의 기초 토대가 설치될 수 있다. 이때, 베이스 바텀 플레이트(32) 및 베이스 세그머트 내관(11a)에는 복수 개의 스터드(36)가 형성될 수도 있다. 이는 시공시 베이스 세그먼트 내관(11a)에 콘크리트(37)가 타설되는데, 스터드(36)와 베이스 세그먼트 내관(11a) 내부에 충진되는 콘크리트(37) 간의 합성력을 증진시켜 부착 강화 및 전단력 증대를 이룰 수 있다.
한편, 베이스부(30)의 베이스 세그먼트(10a)의 상단에는 인접한 다른 중공 세그먼트와의 안정적인 장착 결합을 이루도록 하는 베이스 세그먼트 내관 연장부(12c)와 베이스 세그먼트 외관 연장부(19c)가 배치되는데, 베이스 세그먼트 내관 연장부(12c) 및 베이스 세그먼트 외관 연장부(19c)는 각각 베이스 세그먼트 내관(11a) 및 베이스 세그먼트 외관(19a)으로부터 상부 인접한 다른 중공 세그먼트의 세그먼트 연결 유니트(100b)의 연결 유니트 베이스(110b)와 연접하는 구조를 형성한다. 즉, 세그먼트 연결 유니트(110b)의 내측과 외측에는 베이스 세그먼트 내관 연장부(12c) 및 베이스 세그먼트 외관 연장부(19c)를 각각 수용하는 연장 수용 단차(117b,117c)가 배치되는데, 이들의 맞물림을 통하여 베이스부(30)의 베이스 세그먼트(10a)와 인접한 중공 세그먼트의 안정적인 연결 구조를 형성할 수 있다.
상기 실시예들에서는 연결 유니트 베이스가 요홈 구조가 그리고 연결 유니트 베이스 대응부에 돌기 구조가 형성되는 것으로 기술되었으나 서로 반대되는 구성을 취할 수도 있는 등, 본 발명에 따른 프리캐스트 세그먼트 타입의 복수 개의 중공 세그먼트와, 코핑부 및 베이스부의 구조를 취하고, 세그먼트 연결 유니트가 구비되는 구조를 취하고 신속하고 강인한 교각 형성을 이룰 수 있는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.
1...조립식 중공 세그먼트 교각 10...중공 세그먼트
11...세그먼트 내관 13...세그먼트 콘크리트
15...세그먼트 철근부 20...코핑부
30...베이스부 100...세그먼트 연결 유니트
110...연결 유니트 베이스 120...연결 유니트 베이스 대응부
130...유니트 체결부

Claims (9)

  1. 코핑부와, 상기 코핑부와 대향하여 이격 배치되는 베이스부와, 상기 코핑부 및 상기 베이스부 사이에 배치되고, 중공 구조의 세그먼트 내관, 상기 세그먼트 내관의 외주 상에 배치되는 세그먼트 콘크리트, 및 상기 세그먼트 콘크리트의 내부에 각각 배치되는 세그먼트 철근부를 구비하는 복수 개의 중공 세그먼트를 구비하고,
    상기 복수 개의 중공 세그먼트의 사이에 배치되어 인접한 상기 중공 세그먼트 들 간 접합 상태를 형성하는 세그먼트 연결 유니트가 구비되고, 상기 세그먼트 연결 유니트는: 상기 복수 개의 중공 세그먼트 중 어느 하나에 배치되는 연결 유니트 베이스와, 상기 어느 하나의 중공 세그먼트에 마주하여 배치되는 다른 중공 세그먼트에 상기 연결 유니트 베이스와 대향하여 배치되는 연결 유니트 베이스 대응부를 구비하고,
    상기 연결 유니트 베이스는: 링 형상의 연결 유니트 베이스 바디와, 상기 연결 유니트 베이스 바디에 형성되는 연결 유니트 베이스 수용부를 구비하고,
    상기 연결 유니트 베이스 대응부는 상기 연결 유니트 베이스 수용부에 수용 배치되는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 세그먼트 연결 유니트는 연결 유니트 체결부를 더 구비하고,
    상기 연결 유니트 체결부는 상기 연결 유니트 베이스 및 상기 연결 유니트 베이스 대응부를 관통하여 상기 연결 유니트 베이스 및 상기 연결 유니트 베이스 대응부를 연결하는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연결 유니트 베이스 대응부는 상기 세그먼트 철근부와 연결되는 돌기 형상의 스터드 블록 대응부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 연결 유니트 베이스 대응부는 상기 세그먼트 철근부와 연결되는 링 형상의 스터드 링 대응부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 연결 유니트 베이스 및 상기 연결 유니트 베이스 대응부에는 각각 유니트 베이스 체결 관통구 및 유니트 베이스 대응부 체결 관통구가 구비되고,
    상기 연결 유니트 체결부는:
    상기 유니트 베이스 체결 관통구 및 상기 유니트 베이스 대응부 체결 관통구를 관통하는 체결 볼트와,
    상기 체결 볼트의 타단에 배치되어 상기 유니트 베이스 체결 관통구 및 상기 유니트 베이스 대응부 체결 관통구와의 체결 상태를 유지시키는 체결 너트를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 세그먼트 내관의 상기 연결 유니트 베이스를 향한 일단에는 길이 방향으로 연장 형성되는 내관 연장부가 구비되고,
    상기 연결 유니트 베이스에는 상기 내관 연장부를 수용하는 유니트 베이스 단차가 구비되는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스부는:
    중공 구조의 베이스 세그먼트 내관, 상기 베이스 세그먼트 내관의 외주 상에 이격되어 배치되는 베이스 세그먼트 외관, 상기 베이스 세그먼트 내관와 상기 베이스 세그먼트 외관 사이에 배치되는 베이스 세그먼트 콘크리트, 및 상기 베이스 세그먼트 콘크리트의 내부에 각각 배치되는 세그먼트 철근부를 구비하는 베이스 중공 세그먼트와,
    상기 베이스 세그먼트 외관 및 상기 베이스 세그먼트 내관이 각각 부착되는 베이스 바텀 플레이트 및 상기 베이스 세그먼트 외관의 외주 상에 상기 베이스 바텀 플레이트와 평행하게 배치되는 베이스 어퍼 플레이트를 포함하고 지면 매설을 위한 앵커 볼트가 관통되는 베이스 플레이트와,
    일측은 상기 베이스 세그먼트 외관의 외주에 연결되고, 상기 일측의 인근으로 서로 마주하는 측면은 각각 상기 베이스 어퍼 플레이트 및 상기 베이스 바텀 플레이트에 연결되는 베이스 리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 베이스 세그먼트 외관 및 상기 베이스 세그먼트 내관의 일측은 상기 베이스부에 인접한 다른 중공 세그먼트의 연결 유니트 베이스를 향하여 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 중공 세그먼트 교각.
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