KR101269144B1

KR101269144B1 - 프리캐스트 세그먼트를 이용한 교각 구조물

Info

Publication number: KR101269144B1
Application number: KR1020060130891A
Authority: KR
Inventors: 박찬희; 김진국; 윤태양; 이대용; 김병화; 성택룡
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2013-05-29
Also published as: KR20080057514A

Abstract

본 발명에 따른 교각 구조물은 교각 구조물의 구조적인 안정성과 시공의 용이성 및 신속성을 확보할 수 있도록, 상부에 콘크리트가 채워질 수 있도록 홈이 형성된 몸체와, 상기 홈에 설치된 상부 돌기와, 상기 몸체의 바닥에 형성된 하부 돌기를 포함하는 프리캐스트 세그먼트(precast segment)들이 적층되어 형성되며, 상기 상부 돌기는 상부에 설치된 프리캐스트 세그먼트의 하부 돌기와 끼움 결합된다.

프리캐스트 세그먼트, 교각, 상부 돌기, 하부 돌기

Description

프리캐스트 세그먼트를 이용한 교각 구조물{PIER STRUCTURE HAVING PRECAST SEGMENT}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 교각 구조물을 도시한 개략적인 분해 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 교각을 구성하는 프리캐스트 세그먼트들을 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리캐스트 세그먼트들이 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교각을 구성하는 프리캐스트 세그먼트들을 도시한 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리캐스트 세그먼트들이 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명은 프리캐스트 교각에 관한 것으로서 보다 상세하게는 프리캐스트 세그먼트들에 형성된 돌기들을 결합하여 전단 강도가 향상되고 제작 공정을 단순화할 수 있는 프리캐스트 교각에 관한 것이다.

프리캐스트 교각은 현장 타설 교각에 비하여 거푸집의 설치와 제거 공정을 생략할 수 있어서 공정이 간단하며, 시공기간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

프리캐스트 교각의 성능은 그 연결부에 따라 크게 차이가 난다. 종래에 사용되는 프리캐스트 교각의 연결 방법으로는 강봉을 기초에 연결하여 세워놓고 그 강봉에 프리캐스트 세그먼트를 끼워 넣은 후, 강봉의 끝에 볼트를 체결하거나, 강봉을 그라우팅함으로써 연결하는 방법이 있다. 이러한 방법은 조립식 연결에 따른 축방향 강도 저하가 발송하지 않기 때문에 축력에 대한 저항력 감소는 없지만, 각 프리캐스트 세그먼트들이 강결되어 있지 않기 때문에 현장타설 교각과 비교하여 횡 압력에 대한 저항력이 작은 문제점이 있다. 이러한 이유로 인하여 시공에 간편함에도 불구하고 그 시공 사례를 찾아보기 어렵다.

다른 방법으로는 강선에 프리캐스트 세그먼트를 끼워 넣은 후, 강선을 긴장하여 프리캐스트 세그먼트 간의 체결력을 형상시키는 방법이 있다. 이러한 후긴강(post-tensioning) 방법의 경우에는 조립된 프리캐스트 세그먼트들을 강선으로 긴장해주기 때문에 세그먼트 간의 마찰력이 높아져서 횡 압력에 대한 저항이 증가되지만, 후긴장에 의한 추가적인 축력으로 인해 교각의 단면이 확대되는 문제가 있으며, 이러한 축력을 지지하기 위하여 고강도의 콘크리트를 사용할 것이 요구된다.

또한, 콘크리트를 재료로 사용하는 기둥 부재는 축력이 클 경우 지진과 같은 반복하중에 대한 에너지 흡수 능력이 떨어진다. 즉, 후긴장에 의한 추가적인 축력은 프리캐스트 교각의 내진성능을 떨어뜨리기 때문에 이에 대한 추가적인 보강이 필요하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 시공기간을 단축하고 구조적인 안정성을 확보할 수 있는 프리캐스트 교각을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 교각 구조물은 상부에 콘크리트가 채워질 수 있도록 홈이 형성된 몸체와, 상기 홈에 설치된 상부 돌기와, 상기 몸체의 바닥에 형성되며 이웃하는 된 하부 돌기를 포함하는 프리캐스트 세그먼트(precast segment)들이 적층되어 형성되며, 상기 상부 돌기는 상부에 설치된 프리캐스트 세그먼트의 하부 돌기와 끼움 결합된다.

상기 하부 돌기는 바닥을 향하여 개구되며 상기 상부 돌기와 결합되는 지지홈을 구비할 수 있다. 본 발명에서는 상부 돌기가 이웃하는 프리캐스트 세그먼트의 하부 돌기에 끼움된 구조를 예로서 설명하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상부 돌기에 지지홈이 형성되고 하부 돌기가 이에 끼움될 수도 있다.

상기 상부 돌기는 아래로 갈수록 단면적이 점진적으로 증가하는 구조로 이루어질 수 있다.

상기 상부 돌기는 원뿔대 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기는 강(鋼)으로 이루어질 수 있다.

상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기는 복수 개로 이루어질 수 있다.

상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기는 억지끼움으로 결합될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리캐스트 교각을 도시한 개략적인 분해 구성도이고 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리캐스트 교각의 일부를 도시한 분해 사시도이다.

상기한 도면들을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 프리캐스트 교각은 복수개의 프리캐스트 세그먼트들(120)이 적층되어 형성되며, 교각의 하부에는 지면에 설치되는 기초(130)가 배치되고, 최상단에 형성된 세그먼트의 위에는 상판을 지지하는 코핑부(110)가 설치된다.

본 실시예에 따른 프리캐스트 세그먼트(120)는 몸체(121)와 몸체(121)의 상부에 형성되며 코핑부(110)를 향하여 개구된 홈(123), 및 몸체(121)의 하부에 형성된 하부 돌기(114)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 홈(123)에는 상부 돌기(125)가 형성되어 있으며, 하부 돌기(122)에는 아래에 배치된 프리캐스트 세그먼트(120)의 상부 돌기(125)를 끼움하여 고정하는 지지홈(124)이 형성되어 있다.

제일 아래에 배치된 프리캐스트 세그먼트(120)는 기초(130)와 결합되는데, 기초(130)는 몸체(131)와 몸체(131)의 상부에 형성된 홈(133), 및 홈(133)의 중앙에 형성된 상부 돌기(135)를 구비하는 바, 이에 따라 제일 아래에 배치된 프리캐스 트 세그먼트(120)의 지지홈(124)과 기초(130)의 상부 돌기(135)가 끼움 결합될 수 있다. 또한, 제일 위에 배치된 프리캐스트 세그먼트(120)는 코핑부(110)와 결합되는데, 이 코핑부(110)는 몸체(111)와 몸체(111)의 아래에 형성된 하부 돌기(114)를 구비하고 있다. 하부 돌기(114)에는 아래에 배치된 프리캐스트 세그먼트(120)의 상부 돌기(125)가 결합될 수 있도록 지지홈(116)이 형성되어 있다.

이와 같이 기초(130)와 코핑부(110)도 프리캐스트 세그먼트(120)와 돌기의 끼움 결합에 의하여 고정되므로 결합된 돌기들이 횡 압력을 지지하여 교각의 구조적인 안정성이 향상된다.

도 2를 참조하여, 상부에 위치한 제1 프리캐스트 세그먼트(140)와 하부에 위치한 제2 프리캐스트 세그먼트(150)의 결합 구조를 자세히 살펴본다.

제1 프리캐스트 세그먼트(140)는 원통형으로 이루어진 몸체(141)와 이 몸체(141)의 상부에 형성된 홈(143)을 포함한다. 본 실시예에서는 프리캐스트 세그먼트가 원통형인 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고 이 홈(143)의 중앙에는 상부 돌기(145)가 돌출 설치되는 바, 이 상부 돌기(145)는 홈(143)의 깊이와 같거나 작은 높이를 갖는다. 따라서 상부 돌기(145)의 상면은 홈(143)의 외측으로 돌출되지 아니하고 홈(143)의 내부에 위치하거나 홈(143)의 상단과 동일한 높이에 위치한다.

상기 상부 돌기(145)는 강(鋼)으로 이루어지며, 그 형상은 원뿔대 형상으로 형성된다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상부 돌기()는 원뿔, 다 각뿔대, 원기둥, 다각기둥 등 다양한 형상으로 이루어질 수도 있다.

다만, 상부 돌기(145)는 아래에서 설명하는 지지홈(144)과 용이하게 결합될 수 있도록 돌기의 뿌리 쪽으로 갈수록 단면적이 점진적으로 증가하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

제1 프리캐스트 세그먼트(140)의 몸체(141) 하면 중앙에는 하부 돌기(142)가 돌출되도록 설치되는 바. 이 하부 돌기(142)는 강(鋼)으로 이루어지며, 아래를 향하여 개구된 지지홈(144)을 구비하고 있다.

또한, 하부에 위치하는 제2 프리캐스트 세그먼트(150)도 제1 프리캐스트 세그먼트(140)와 동일하게 몸체(151)와 몸체(151)의 상부에 형성된 홈(153)과 홈(153)의 내부에 설치된 상부 돌기(155) 및, 몸체(151)의 하면에 설치되며 지지홈(154)이 형성된 하부 돌기(152)를 구비하고 있다.

제1 프리캐스트 세그먼트(140)의 지지홈(144)은 하부에 위치하는 제2 프리캐스트 세그먼트(150)에 형성된 상부 돌기(155)를 끼움하여 지지하는 역할을 하며, 바람직하게는 상부 돌기(155)와 억지끼움할 수 있도록 상부 돌기(155)와 대응되는 원뿔대 형상으로 이루어진다. 이와 같이 강으로 이루어진 상부 돌기(155)와 하부 돌기(142)가 끼움 결합하여 세그먼트들(140)(150)이 용이하게 지지될 수 있으며 결합된 돌기의 마찰력에 의하여 전단 강도가 향상된다.

도 3을 참조하여 제1 프리캐스트 세그먼트(140)와 제2 프리캐스트 세그먼트(150)를 고정하는 과정을 살펴보면, 먼저 제2 프리캐스트 세그먼트(150)의 홈(153)에 콘크리트(160)를 주입하고, 제1 프리캐스트 세그먼트(140)를 제2 프리캐 스트 세그먼트(150) 위에 올려 놓는다. 이 과정에서 상부 돌기(155)가 하부 돌기(142)의 지지홈(144)에 끼워지는데, 상부 돌기(155)와 지지홈(144)의 형상이 원뿔대 형상으로 이루어지므로 상부 돌기(155)를 지지홈(144)에 용이하게 삽입할 수 있다. 또한 상부 돌기(155)가 지지홈(144)에 끼워지는 과정에서 제1 프리캐스트 세그먼트(140)는 정위치에 자동으로 설치되므로 세그먼트들을 설치함에 있어서 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 프리캐스트 세그먼트(140)가 잘못된 위치에 설치되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 상부 돌기와 지지홈이 결합하여 횡 압력을 용이하게 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트가 굳은 후에는 하부 돌기를 콘크리트가 지지하므로 하부 돌기와 콘크리트의 결합에 의하여도 횡 압력을 지지한다.

또한, 프리캐스트 세그먼트들을 적층시키는 것 만으로도 프리캐스트 세그먼트들이 지지되므로 콘크리트가 경화되기 이전에 상부에 계속 프리캐스트 세그먼트를 적층시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교각을 구성하는 프리캐스트 세그먼트들을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교각을 구성하는 프리캐스트 세그먼트들을 도시한 단면도이다.

상기한 도면들을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 교각은 프리캐스트 세그먼트들이 적층되어 형성되는 바, 상부에 위치하는 제1 프리캐스트 세그먼트(210)는 원통형의 몸체(211)와, 이 몸체(211)의 상부에 형성된 홈(213), 및 홈(213)에 형성된 복수 개의 상부 돌기(215), 그리고 몸체(211)의 하면에 형성되 며, 지지홈(214)이 형성된 복수 개의 하부 돌기들(212)을 포함하여 구성된다.

또한, 하부에 위치하는 제2 프리캐스트 세그먼트(220)도 제1 프리캐스트 세그먼트(210)와 동일하게 몸체(221)와, 몸체(221)의 상부에 형성된 홈(223)과, 홈(223)에 형성된 복수 개의 상부 돌기(225), 및 몸체(221)의 하면에 형성되며 지지홈(226)이 형성된 복수 개의 하부 돌기들(224)을 포함하여 구성된다.

본 실시예의 프리캐스트 세그먼트들은 상부 돌기와 하부 돌기가 복수 개로 형성된 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 동일한 동일한 구조를 가지므로 동일한 구조에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이와 같은 구조로 형성된 제2 프리캐스트 세그먼트(220)의 홈(223)에 콘크리트(230)를 주입한 후, 제1 프리캐스트 세그먼트(210)를 적층시키면, 프리캐스트 세그먼트들이 보다 안정적으로 횡 압력을 지지할 수 있다.

즉, 복수 개의 상부 돌기(225)와 하부 돌기(212)가 끼움 결합되므로 돌기들의 결합면적이 확대되어 마찰력이 증가할 뿐만 아니라, 복수 개소에서 결합되어 있으므로 폭 방향 모멘트에 대해서도 보다 용이하게 지지할 수 있다. 또한, 콘크리트(230)가 복수 개의 하부 돌기를 지지하고 있으므로 구조적인 안정성은 더욱 향상된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

본 발명은 상부 돌기와 하부 돌기를 갖는 프리캐스트 세그먼트들이 적층되어 구성된 프리캐스트 교각에 관한 것으로서, 본 발명의 효과는 다음과 같이 요약할 수 있다.

첫째, 프리캐스트 세그먼트의 상부에 형성된 홈에 주입된 콘크리트가 굳기 전에 계속해서 프리캐스트 세그먼트를 적층할 수 있으므로 신속한 시공이 가능해져 공기를 단축할 수 있을 뿐만 아니라 경제성 확보까지 가능하다.

둘째, 프리캐스트 세그먼트의 돌기들이 끼워지는 과정에서 프리캐스트 세그먼트들이 정위치에 설치되므로 보다 신속하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 프리캐스트 세그먼트들의 정렬이 어긋나는 것을 방지하여 교각의 구조적인 안정성을 확보할 수 있다.

셋째, 본 발명에 따른 돌기와 홈은 베이스로 갈수록 단면적이 점진적으로 커지는 구조로 형성되어 돌기들을 보다 용이하게 결합시킬 수 있으며, 이에 따라 신속하게 프리캐스트 세그먼트들을 적층시킬 수 있다.

넷째, 결합된 돌기들이 상호 지지하고, 콘크리트가 하부 돌기를 지지하고 있으므로 교각의 전단 강도가 증가하여 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있다.

다섯째, 돌기가 세그먼트와 일체로 형성되므로, 시공과정에서 강봉을 삽입하고 고정하거나, 강선을 긴장하는 공정을 생략할 수 있어서 공기와 시공비용을 단축할 수 있다.

여섯째, 추가적인 응력을 적용하지 않더라도 적정한 전단 강도를 확보할 수 있으므로 후긴장 방법에 비하여 교각에 부가적인 축력이 작용하지 않는 바, 이에 따라 내진성을 향상시킬 수 있다.

Claims

상부에 콘크리트가 채워질 수 있도록 홈이 형성된 몸체;

상기 홈에 설치된 상부 돌기; 및

상기 몸체의 바닥에 형성된 하부 돌기;

를 포함하는 프리캐스트 세그먼트(precast segment)들이 적층되어 형성되며,

상기 상부 돌기는 상부에 설치되는 프리캐스트 세그먼트의 하부 돌기와 끼움 결합되는 교각 구조물.
제1 항에 있어서,

상기 하부 돌기는 바닥을 향하여 개구되며 상기 상부 돌기와 결합되는 지지홈을 구비하는 교각 구조물.
제1 항에 있어서,

상기 상부 돌기는 아래로 갈수록 단면적이 점진적으로 증가하는 구조로 이루어진 교각 구조물.
제1 항에 있어서,

상기 상부 돌기는 원뿔대 형상으로 이루어진 교각 구조물.
제1 항에 있어서,

상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기는 강(鋼)으로 이루어진 교각 구조물.
제1 항에 있어서,

상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기는 복수 개로 이루어진 교각 구조물.
제1 항에 있어서,

상기 상부 돌기와 상기 하부 돌기는 억지끼움으로 결합되는 교각 구조물.