KR101305522B1

KR101305522B1 - 보-기둥 접합 구조를 이용한 교량

Info

Publication number: KR101305522B1
Application number: KR1020130038288A
Authority: KR
Inventors: 천진욱; 서동영
Original assignee: 주식회사 길교이앤씨
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-09-06

Abstract

보-기둥 접합 구조를 이용한 교량이 개시된다. 개시된 교량은, 지반에 설치되는 기초와, 기초 위에 설치되는 기둥과, 기둥의 상부에 설치되는 보와, 보와 기둥을 접합하기 위한 보-기둥 접합 구조를 포함한다. 보-기둥 접합 구조는, 기둥의 상단부에 마련된 기둥철근이 관통할 수 있도록 서로 이격된 상태로 나란하게 배치되며, 일단부는 보의 단부에 삽입되고 타단부는 보의 단부로부터 돌출된 한 쌍의 돌출강형을 포함하는 돌출유닛 및 기둥의 상단부에 마련되며, 돌출유닛을 받쳐서 지지하는 받침유닛을 구비한다. 돌출강형의 폭은, 기둥의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입될 수 있도록, 인접한 두 개의 기둥철근 사이의 이격 거리보다 작게 형성된다.
본 발명에 따르면, 돌출강형이 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입되어 배치될 수 있으므로, 보의 돌출유닛과 기둥의 기둥철근 사이에 간섭이 발생하지 않아, 시공 편의성이 향상되는 효과가 있다.

Description

보-기둥 접합 구조를 이용한 교량{Bridge with structure for joining beams and columns}

본 발명은 교량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보의 단부로부터 돌출된 돌출강형이 기둥의 상단부로부터 돌출된 복수 개의 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입되어 배치될 수 있는 보-기둥 접합 구조를 이용한 교량에 관한 것이다.

일반적으로, 교량은 지반에 설치된 기초와, 기초 위에 설치된 교대나 교각과 같은 기둥과, 기둥의 상부에 수평으로 설치된 보를 포함하는 구조를 가지고 있다.

교량에 사용되는 콘크리트 구조물은, 그 타설시기에 따라 현장 타설 콘크리트(cast-in-place concrete)와 프리캐스트 콘크리트(precast concrete, PC)로 분류되는데, 상기 현장 타설 콘크리트는 공사 현장에서 거푸집을 설치하고 철근을 배근한 뒤 콘크리트를 타설하여 구조물을 완성하는 공법으로 시공되며, 상기 프리캐스트 콘크리트는 기둥, 보, 슬래브, 벽체와 같은 구조부재들을 기후나 계절의 영향을 받지 않는 전천후 시설을 갖추고 있는 공장에서 엄격한 품질 관리 아래 제작한 후 현장으로 운반, 조립하여 교량을 완성하는 공법으로 시공된다.

따라서, 프리캐스트 콘크리트 보(이하, PC 보라 한다)를 교량에 사용될 경우에는, 교대나 교각과 같은 기둥의 상부에 PC 보를 접합시키기 위한 보-기둥 접합 구조가 필요하게 된다.

도 1에는 종래의 보-기둥 접합 구조가 도시되어 있는데, 수평한 PC 보( precast concrete beam)(B)를 수직한 RC 기둥(Reinforced Concrete column)(C) 사이에 올려서 접합하는 공법에 의해 시공된다.

상기 종래의 공법은, 상단부에 복수 개의 기둥철근(2)이 돌출되도록 한 쌍의 수직한 RC 기둥(C)을 시공한 후, 한 쌍의 RC 기둥(C) 사이의 거리보다 조금 더 길게 PC 보(B)를 제작한다. 이때, 상기 PC 보(B)의 양 단면에는 돌출된 복수 개의 연결철근(3)이 삽입된다. 이렇게 제작된 PC 보(B)의 양단부를, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 RC 기둥(C)의 상단면에 올려서 거치하고, 콘크리트를 타설하게 되면, 상기 PC 보(B)와 RC 기둥(C)이 접합되어 일체로 거동할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 공법에서는, 도 2에서 알 수 있듯이, 상기 RC 기둥(C)의 성능 향상을 위하여 일반적으로 상기 기둥철근(2)이 RC 기둥(C)의 단면 외곽부 둘레를 따라 삽입되어 있으므로, 상기 PC 보(B)의 양단부를 올릴 수 있는 RC 기둥(C) 단면의 공간(E1+E2)이 매우 협소하다는 문제점이 있었다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 PC 보(B)의 길이가 설계보다 짧게 제조된 경우에는, 상기 PC 보(B)와 RC 기둥(C) 사이에 틈(E3)이 발생하게 되고, 이러한 설계 오차를 해소하기 위하여 이미 제조가 완료된 PC 보(B)의 길이를 연장해서 다시 제조해야하는 문제점이 있다. 이때, 콘크리트 재료의 추가적인 투입이 필요하며, 공사 기간도 증가하는 문제점이 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 PC 보(B)의 길이가 설계보다 길게 제조된 경우에는, 상기 PC 보(B)와 상기 RC 기둥(C)의 기둥철근(2) 사이에 간섭(E4)이 발생하게 되고, 이러한 설계 오차로 인하여 이미 제조가 완료된 PC 보(B)의 단부를 절단 가공해야하는 문제점이 있다. 이때, 상기 PC 보(B)에 가해지는 충격으로 인하여 국부적인 깨짐 또는 균열이 발생하는 문제점이 있다.

그리고, 종래의 공법은, 상기 PC 보(B)의 단부가 RC 기둥(C)의 상면에 올려지는 방식이므로, 상기 PC 보(B)의 단부에 응력 집중 현상이 발생함으로써, PC 보(B)의 양단부 모서리가 전단력에 의하여 쉽게 파괴되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 보의 단부로부터 돌출된 돌출강형이 기둥의 상단부로부터 돌출된 복수 개의 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입되어 배치될 수 있도록 구조가 개선된 보-기둥 접합 구조를 이용한 교량을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량은,

지반에 설치되는 기초와; 상기 기초 위에 설치되는 기둥과; 상기 기둥의 상부에 설치되는 보와; 상기 보와 기둥을 접합하기 위한 보-기둥 접합 구조;를 포함하며,

상기 보-기둥 접합 구조는, 상기 기둥의 상단부에 마련된 기둥철근이 관통할 수 있도록 서로 이격된 상태로 나란하게 배치되며, 일단부는 상기 보의 단부에 삽입되고 타단부는 상기 보의 단부로부터 돌출된 한 쌍의 돌출강형을 포함하는 돌출유닛; 및 상기 기둥의 상단부에 마련되며, 상기 돌출유닛을 받쳐서 지지하는 받침유닛;을 구비하며,

상기 돌출강형의 폭은, 상기 기둥의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입될 수 있도록, 상기 인접한 두 개의 기둥철근 사이의 이격 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 한 쌍의 돌출강형은, 상기 기둥의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 한꺼번에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 돌출유닛은, 상기 한 쌍의 돌출강형과 교차되는 방향으로 상기 한 쌍의 돌출강형 사이에 배치되며, 양단부가 상기 한 쌍의 돌출강형 각각에 결합되는 비틀림방지부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌출유닛은, 일단부는 상기 돌출강형의 하단부에 결합되며, 타단부는 둥글게 형성된 접촉부를 구비하며, 상기 받침유닛의 상단부에는 평판 부재인 상판이 마련되고, 상기 접촉부의 타단부가 상기 받침유닛의 상판에 일점접촉함으로써, 상기 돌출유닛이 상기 받침유닛에 의하여 단순지지될 수 있다.

또한, 상기 받침유닛의 하단부는 상기 기둥의 상단부에 고정되고, 상기 받침유닛의 상단부에는 평판 부재인 상판이 마련되며, 상기 상판에는 상기 보의 길이 방향으로 길게 연장된 형상의 결합공이 형성되고, 상기 돌출유닛은, 상기 결합공에 나사결합된 상태에서, 상기 보의 길이 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 상기 받침유닛의 상단부는 상기 돌출유닛의 하단부에 결합되며, 상기 받침유닛의 하단부는, 상기 기둥의 상단부에 접촉한 상태에서, 상기 보의 길이 방향으로 위치 이동 가능할 수 있다.

여기서, 상기 받침유닛의 하단부는 상기 보의 하면과 동일 평면상에 있을 수 있다.

그리고, 상기 기초는 상기 기둥의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초이며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥이 일체 구조로 설치될 수 있다.

또한, 상기 기초는 상기 기둥의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초이며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥이 롤러 구조로 설치될 수도 있다.

또한, 상기 기초는 상기 기둥의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초이며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥이 힌지 구조로 설치될 수도 있다.

또한, 상기 기초는 지반에 매입 설치된 말뚝기초이며, 상기 말뚝기초 위에 상기 기둥이 일체 구조로 설치될 수도 있다.

본 발명에 따른 교량은, 보의 단부에 설치된 돌출강형을 포함하는 돌출유닛과 기둥의 상단부에 마련된 받침유닛을 포함하고, 돌출강형의 폭이 기둥의 상단부로부터 돌출된 복수 개의 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이의 이격 거리보다 작게 형성되어, 돌출강형이 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입된 상태에서 좌우 이동이 가능한 구조를 가진 보-기둥 접합 구조를 이용함으로써, 보가 설계보다 짧게 제조되거나 길게 제조되는 경우에도 보의 돌출유닛과 기둥의 기둥철근 사이에 간섭이 발생하지 않아, 보를 기둥의 상부에 용이하게 접합할 수 있어서 시공 편의성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 보-기둥 접합 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 보-기둥 접합 구조의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 종래의 보-기둥 접합 구조에서 PC 보가 설계보다 짧게 제조된 경우를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 종래의 보-기둥 접합 구조에서 PC 보가 설계보다 길게 제조된 경우를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량을 도시한 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 보-기둥 접합 구조를 나타낸 분리사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조를 나타낸 결합사시도이다.
도 8은 도 7에 표시된 VⅢ-VⅢ 선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도이다.
도 9는 도 8에 표시된 IX-IX 선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도이다.
도 10은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 표시된 XI-XI 선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도이다.
도 12는 도 10에 표시된 XⅡ-XⅡ선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도이다.
도 13은 도 10에 표시된 XⅡ-XⅡ선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도의 다른 예이다.
도 14는 도 10에 도시된 PC 보가 설계보다 짧게 제조된 경우를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 10에 도시된 PC 보가 설계보다 길게 제조된 경우를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 기둥철근이 휘어진 상태를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조의 받침유닛의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 받침유닛의 평면도이다.
도 19는 도 6과 도 17에 도시된 받침유닛을 사용하여 PC 보와 RC 기둥이 접합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량의 보-기둥 접합 구조를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량의 보-기둥 접합 구조를 나타낸 사시도이다.
도 22는 도 21에 도시된 보-기둥 접합 구조의 평면도이다.
도 23은 도 21에 도시된 보-기둥 접합 구조의 정면도이다.
도 24는 도 21에 도시된 보-기둥 접합 구조의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도 25는 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조의 돌출강형의 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 26은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조의 돌출강형의 다른 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 27은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조의 돌출강형의 또 다른 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명에 따른 교량의 기초 위에 기둥이 롤러 구조로 설치된 예를 도시한 개략도이다.
도 29는 본 발명에 따른 교량의 기초 위에 기둥이 롤러 구조로 설치된 다른 예를 도시한 개략도이다.
도 30은 본 발명에 따른 교량의 기초 위에 기둥이 힌지 구조로 설치된 예를 도시한 개략도이다.
도 31은 본 발명에 따른 교량의 기초 위에 기둥이 힌지 구조로 설치된 다른 예를 도시한 개략도이다.
도 32는 본 발명에 따른 교량의 기초로서 말뚝이 사용되고, 그 말뚝 위에 기둥이 일체 구조로 설치된 예를 도시한 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리키며, 이하의 설명에서 공지된 구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위해 생략된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량을 도시한 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 보-기둥 접합 구조를 나타낸 분리사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조를 나타낸 결합사시도이고, 도 8은 도 7에 표시된 VⅢ-VⅢ 선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도이며, 도 9는 도 8에 표시된 IX-IX 선을 따른 보-기둥 접합 구조의 단면도이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 교량은, 지반에 설치되는 기초(F)와, 상기 기초(F) 위에 설치되는 기둥(C)과, 상기 기둥(C)의 상부에 설치되는 보(B)와, 상기 보(B)와 기둥(C)을 접합시키기 위한 보-기둥 접합 구조(100)를 포함한다.

여기서, 상기 "기둥(C)"은 차량이나 사람 등의 상부하중을 지반이나 타 구조물에 전달하는 수직이나 수직에 가까운 하부구조를 통칭하는 의미로 사용된 것으로서, 원기둥이나 사각기둥 형상의 '교각' 뿐만 아니라 벽체 형상의 '교각'과 '교대' 등을 포함하는 용어이다.

그리고, 상기 기초(F)는 기둥(C)의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초일 수 있으며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥(C)이 일체 구조로 설치될 수 있다. 또한, 상기 보(B)로는 PC 보(Precast Concrete beam)가 사용되고, 상기 기둥(C)으로는 RC 기둥(Reinforced Concrete column)이 사용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 교량에 있어서, 상기 기초(F)와 기둥(C)의 결합 구조는 상기한 일체 구조 이외에도 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 이에 대해서는 뒤에서 설명하기로 한다.

다음으로, 도 6 내지 도 9를 함께 참조하면서, 도 5에 도시된 보-기둥 접합 구조(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

상기 보-기둥 접합 구조(100)는, 서로 교차하는 PC 보(B)와 RC 기둥(C)의 단부를 접합하기 위한 구조로서, 돌출유닛(10)과 받침유닛(20)을 포함하여 구성된다.

이하에서는, 수평하게 배치된 상기 PC 보(B)를 수직하게 세워진 상기 RC 기둥(C)에 올려서 접합하는 것을 전제로 설명하기로 한다.

상기 돌출유닛(10)은, 상기 PC 보(B)의 단부로부터 돌출된 구조물로서, 돌출강형(11)과, 수평부(15)와, 접촉부(17)를 포함하여 구성된다.

상기 돌출강형(11)은, 상기 PC 보(B)의 길이 방향으로 길게 연장된 I형 강형으로서, 일단부는 상기 PC 보(B)의 단부에 삽입되고 타단부는 상기 PC 보(B)의 단부로부터 돌출된다. 그리고, 상기 돌출강형(11)은 한 쌍이 마련되며, 상기 RC 기둥(C)의 상단부로부터 돌출된 기둥철근(2)이 관통할 수 있도록, 각각의 돌출강형(11)이 서로 이격된 상태로 나란하게 세로로 배치된다. 또한, 상기 돌출강형(11)은 상단부 및 하단부에 형성된 사각형 단면의 플랜지(12)를 포함한다.

따라서, 상기 돌출강형(11)의 폭(L1)은 상기 플랜지(12)의 폭(L1)을 말하는 것으로, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근(2) 중 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에 삽입될 수 있도록, 상기 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이의 이격 거리(L3)보다 작다. 여기서, 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이의 이격 거리(L3)는 인접한 두 개의 기둥철근(2)의 마주보는 내측 사이의 거리를 말한다.

이때, 적어도 하나의 기둥철근(2)은, 도 10과 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 돌출강형(11)과 상기 PC 보(B)의 단부면에 의하여 형성되는 공간(S)을 상하로 관통하게 된다.

본 실시예에서는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 돌출강형(11)이 둘 다 한꺼번에 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에 삽입될 수 있도록, 상기 한 쌍의 돌출강형(11)의 전체 폭(L2)이 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이의 이격 거리(L3)보다 작다.

상기 한 쌍의 돌출강형(11) 사이에는 사각 평판 형상의 비틀림방지부재(13)가 배치된다. 상기 비틀림방지부재(13)는 한 쌍의 돌출강형(11)과 교차되는 방향으로 배치되며, 그 양단부가 한 쌍의 돌출강형(11) 각각의 타단부 말단의 내측면에 용접으로 결합된다.

상기 비틀림방지부재(13)의 중앙부에는, 도 19에 도시된 바와 같이, 우각부보강철근(6) 등이 관통할 수 있는 철근관통구(14)가 형성될 수 있다.

상기 돌출강형(11)의 하단부에 형성된 플랜지(12)의 하면에는 사각 평판 형상의 수평부(15)가 용접으로 결합된다. 상기 수평부(15)는 상기 돌출강형(11)과 실질적으로 수직하게 배치된다.

상기 수평부(15)의 상면에는, 일단부는 상기 돌출강형(11)의 외측면에 결합되고 타단부는 상기 수평부(15)의 상면에 결합됨으로써, 상기 돌출강형(11)과 상기 수평부(15)의 결합을 보강해주는 평판 형상의 보강부(16)가 용접된다.

상기 수평부(15)의 하면에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 두꺼운 평판 형상의 접촉부(17)의 마련되는데, 상기 접촉부(17)의 일단부는 상기 수평부(15)의 하면에 용접으로 결합되며, 타단부는 반달 형상으로 둥글게 형성된다.

상기 수평부(15)의 코너부에는, 결합나사(19)가 관통할 수 있는 4개의 관통공(18)이 형성된다.

상기 받침유닛(20)은, 상기 돌출유닛(10)을 받쳐서 지지하는 강형으로서, 하단부가 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 고정된다. 상기 받침유닛(20)은 받침본체(21)와, 상판(22)과, 하판(24)을 포함한다.

상기 받침본체(21)는, 상기 RC 기둥(C)의 길이 방향으로 따라 길게 연장된 I형 강형이다.

상기 상판(22)은, 상기 받침본체(21)의 상단부에 용접으로 결합된 사각 평판 부재이다. 상기 상판(22)에는, 상기 PC 보(B)의 길이 방향으로 길게 연장된 형상의 결합공(23) 한 쌍이 서로 이격된 상태로 형성된다.

상기 하판(24)은, 상기 받침본체(21)의 하단부에 용접으로 결합된 사각 평판 부재로서, 상기 RC 기둥(C)의 상단면에 배치된다. 상기 하판(24)의 코너부에는, 앵커볼트(26)가 관통할 수 있는 4개의 앵커구멍(25)이 형성된다.

상기 받침유닛(20)의 하단부는, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 앵커볼트(26)가 상기 앵커구멍(25)를 관통한 상태에서 RC 기둥(C)의 상단면에 고정됨으로써, 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 결합된다.

상기 돌출유닛(10)과 받침유닛(20)을 결합시키기 위한 결합나사(19)는 2개가 사용되며, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 결합공(23)을 관통한 상태에서 받침유닛(20)의 상판(22)에 나사 결합된다.

상기 결합나사(19)가 상기 받침유닛(20)의 상판(22)에 나사 결합된 상태에서, 상기 접촉부(17)의 하면은 받침유닛(20) 상판(22)의 상면에 일점접촉(one point contact)하며, 결국 상기 접촉부(17)에 의하여 상기 돌출유닛(10)이 상기 받침유닛(20)에 의하여 단순지지(simply supported)된다.

상기 결합나사(19)는 4개의 결합공(23) 중에 좌우에 각각 위치한 2개의 결합공(23)에만 느슨하게 결합되므로, 상기 접촉부(17)의 하면이 받침유닛(20) 상판(22)의 상면에 일점접촉된 상태에서, 상기 돌출유닛(10)이 받침유닛(20)에 대하여 PC 보(B)의 길이 방향으로 상대 이동 가능한 상태를 유지한다.

이하에서는, 상기한 구성을 가진 보-기둥 접합 구조(100)를 이용하여 PC 보(B)와 RC 기둥(C)을 접합하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 RC 기둥(C)의 상단면에 상기 받침유닛(20)을 배치한 후, 상기 앵커볼트(26)를 이용하여 상기 받침유닛(20)의 하판(24)을 상기 RC 기둥(C)의 상단면에 고정한다.

이어서, 상기 돌출유닛(10)이 장착된 PC 보(B)의 일단부를 상기 RC 기둥(C)의 상단면의 위쪽으로부터 아래로 서서히 이동시킴으로써, 도 12에 도시된 바와 같이, 하나의 기둥철근(2)이 상기 한 쌍의 돌출강형(11)과 PC 보(B)의 단부면에 의하여 형성되는 공간(S)을 관통하도록 하거나, 또는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 돌출강형(11)이 둘 다 한꺼번에 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에 삽입되도록 한다.

한편, 상기 돌출유닛(10)이 장착된 PC 보(B)를 계속 하강시키면, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 돌출유닛(10)의 접촉부(17)가 상기 받침유닛(20)의 상판(22)에 일점접촉하게 되고, 상기 접촉부(17)에 의하여 돌출유닛(10)이 받침유닛(20)에 의하여 단순지지(simply supported)된다.

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 결합나사(19)를 2개의 결합공(23)에 느슨하게 결합시키면, 상기 접촉부(17)의 하면이 상기 받침유닛(20) 상판(22)의 상면에 일점접촉된 상태에서, 상기 돌출유닛(10)이 받침유닛(20)에 대하여 PC 보(B)의 길이 방향으로 좌우로 상대 이동 가능한 상태가 된다.

여기서, 상기 PC 보(B)가 설계보다 짧게 제조된 경우에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 PC 보(B)의 단부로부터 멀리 위치한 결합공(23)에 결합나사(19)를 삽입하게 되며, 허용될 수 있는 설계 오차(E3)는 상기 상판(22)의 길이 및 결합공(23)의 길이 등에 의해 결정된다.

한편, 상기 PC 보(B)가 설계보다 길게 제조된 경우에는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 PC 보(B)의 단부로부터 가깝게 위치한 결합공(23)에 결합나사(19)를 삽입하게 되며, 허용될 수 있는 설계 오차(E4)는 상기 상판(22)의 길이 및 결합공(23)의 길이 등에 의해 결정된다. 이때, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 기둥철근(2)을 휘어지도록 가공하는 작업이 필요할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 돌출유닛(10)과 받침유닛(20)이 결합된 후, 추가적인 배근 작업과 콘크리트 타설 작업을 하게 되면, 상기 PC 보(B)와 RC 기둥(C)의 접합 시공이 완료된다.

본 실시예에 따른 교량의 보-기둥 접합 구조(100)는, 서로 이격된 상태로 나란하게 배치되며 상기 PC 보(B)의 단부로부터 돌출된 한 쌍의 돌출강형(11)을 포함하며, 상기 돌출강형(11)의 플랜지(12)의 폭(L1)이 RC 기둥(C)의 상단부로부터 돌출된 복수 개의 기둥철근(2)들 중 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이의 이격 거리(L3)보다 작게 형성되어 있으므로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 돌출강형(11)은 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에 삽입되어 배치될 수 있다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 돌출강형(11)이 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근(2)들 중 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에 한꺼번에 삽입될 수도 있다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, PC 보(B)가 설계보다 짧게 제조되는 경우나, 도 15에 도시된 바와 같이, PC 보(B)가 설계보다 길게 제조되는 경우에도, 상기 돌출강형(11)이 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에서 좌우 이동이 가능하므로, 상기 PC 보(B)의 돌출유닛(10)과 RC 기둥(C)의 기둥철근(2) 사이에 간섭(E4)이 발생하지 않는 장점이 있다.

그리고, 상기 보-기둥 접합 구조(100)는, 서로 이격된 상태로 나란하게 배치되며 상기 PC 보(B)의 단부로부터 돌출된 한 쌍의 돌출강형(11)을 포함하고 있으므로, 하나의 돌출강형(11)을 구비한 경우에 비하여 휨 모멘트나 전단력에 대한 강성이 증가되는 장점이 있다.

또한, 상기 보-기둥 접합 구조(100)는, 서로 이격된 한 쌍의 돌출강형(11)과 교차되는 방향으로 한 쌍의 돌출강형(11) 사이에 배치되며, 양단부가 한 쌍의 돌출강형(11) 각각에 결합되어 있는 비틀림방지부재(13)를 구비하고 있으므로, 상기 플랜지(12)의 폭(L1)이 작아지더라도 상기 돌출유닛(10)의 비틀림 강성 하락을 방지할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상기 보-기둥 접합 구조(100)는, 하단면이 둥글게 형성되어 있는 접촉부(17)가 상기 받침유닛(20)의 상판(22)에 일점접촉함으로써 상기 돌출유닛(10)이 받침유닛(20)에 의하여 단순지지되어 있으므로, 상기 돌출유닛(10)과 받침유닛(20)사이의 미끄럼 운동이 용이하고, 상기 돌출유닛(10)과 받침유닛(20)의 결합부에 모멘트가 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 상기 보-기둥 접합 구조(100)는, 상기 상판(22)에 PC 보(B)의 길이 방향으로 길게 연장된 형상의 결합공(23)이 형성되어 있어, 상기 돌출유닛(10)이 결합공(23)에 나사결합되어 있는 상태에서 PC 보(B)의 길이 방향으로 이동 가능하므로, 도 14에 도시된 바와 같이, PC 보(B)가 설계보다 짧게 제조되는 경우나, 도 15에 도시된 바와 같이, PC 보(B)가 설계보다 길게 제조되는 경우에도, 상기 돌출강형(11)을 받침유닛(20)에 결합하기 용이하여 시공 편의성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 상기 보-기둥 접합 구조(100)는, 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 마련되며, 상기 돌출유닛(10)을 받쳐서 지지하는 받침유닛(20)을 구비하고 있으므로, 상기 받침유닛(20)을 상하로 충분히 길게 제조하면, 도 19에 도시된 바와 같이, 기둥철근(2)과 기둥연장철근(5)을 서로 겹쳐서 연결하는 겹이음(4) 시공이 용이해지는 장점이 있다.

도 17은 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조의 받침유닛의 다른 예를 나타낸 도면이고, 도 18은 도 17에 도시된 받침유닛의 평면도이다.

도 17에 도시된 받침유닛(120)의 구성 및 작용은 도 6에 도시된 받침유닛(20)과 대부분 동일하므로, 이하에서는 이들 사이의 차이점에 대하여만 설명하기로 한다.

상기 받침유닛(120)의 상판(122)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 받침본체(21)로부터 좌우로 돌출된 상태로 연장되어 있으며, 상기 상판(122)에는 중앙부에 형성된 결합공(23a)을 중심으로 돌출된 양단부에 또 다른 결합공(23b)이 각각 형성된다. 그리고, 상기 받침본체(21)와 상기 상판(122) 사이에는 이들의 결합을 보강해주는 평판 형상의 보강부(27)가 용접된다.

따라서, 도 6에 도시된 받침유닛(20)과 도 17에 도시된 받침유닛(120)을 이용하면, 도 19에 도시된 바와 같이, 일측에서 하나의 PC 보(B)가 접합되는 RC 기둥(C)에는 도 6에 도시된 받침유닛(20)을 사용하고, 양측에서 두 개의 PC 보(B)가 접합되는 RC 기둥(C)에는 도 17에 도시된 받침유닛(120)을 사용하여 시공할 수 있는 장점이 있다.

도 20에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 교량의 보-기둥 접합 구조(200)가 도시되어 있다.

도 20을 참조하면, 상기 보-기둥 접합 구조(200)는, 도 6에 도시된 것과 동일한 돌출유닛(10)과, 도 6에 도시된 받침유닛(20)보다 낮은 높이를 가진 받침유닛(220)을 포함한다.

상기한 바와 같이 낮은 높이를 가진 받침유닛(220)을 사용하게 되면, 도 19에 도시된 바와 같은 겹이음(4)을 이용한 시공은 공간 확보의 어려움으로 힘들어지며, 용접 또는 커플러와 같은 기계적이음(7)이 사용될 수 있다.

상기 보-기둥 접합 구조(200)는, 비교적 낮은 높이를 가지는 받침유닛(220)을 구비하고 있으므로, 도 6에 도시된 높은 높이를 가진 받침유닛(20)에 비하여 제조 단가가 감소하며, 구조적으로 더욱 안정한 보-기둥 접합이 가능하다는 장점이 있다.

도 21 내지 도 24에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교량의 보-기둥 접합 구조(300)가 도시되어 있다. 상기 보-기둥 접합 구조(300)는, 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조(100)와 구성 및 작용이 대부분 동일하므로, 이하에서는 이들 사이의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

도 21 내지 도 24를 함께 참조하면, 상기 보-기둥 접합 구조(300)는, 돌출유닛(310)과 받침유닛(320)을 구비한다.

상기 돌출유닛(310)은, 하단부에 마련된 플랜지(12)의 말단부를 서로 이어주며, 비틀림방지부재(13)의 하면에 결합된 연결판(315)를 구비한다.

상기 받침유닛(320)은, 상단부가 상기 돌출유닛(310)의 하단부에 용접으로 결합되어 있으며, 받침본체(321)와, 하판(324)과, 보강부(327)를 포함한다.

상기 받침본체(321)는, 수직하게 배치된 평판 부재로서, 상기 돌출강형(11)과 교차하는 방향으로 가로질러 배치되며, 상단부는 상기 플랜지(12) 및 연결판(315)의 하면에 용접으로 결합된다.

상기 하판(324)은, 수평하게 배치된 평판 부재로서, 상면이 상기 받침본체(321)의 하단부에 용접으로 결합된다. 본 실시예에서, 상기 하판(324)의 하면은, 도 23에 도시된 바와 같이, PC 보(B)의 하면과 동일 평면상에 있다.

상기 하판(324)은, 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 접촉한 상태에서, 상기 PC 보(B)의 길이 방향으로 미끄러지면서 좌우 위치 이동 가능하다.

상기 보강부(327)는, 수직하게 배치된 평판 부재로서 복수 개 마련되며, 일단부는 상기 받침본체(321)의 외측면에 결합되고, 타단부는 상기 하판(324)의 상면에 결합됨으로써, 상기 받침본체(321)와 상기 하판(324)의 결합을 보강해준다.

상기한 구성을 가진 보-기둥 접합 구조(300)를 이용하면, 도 24에 도시된 바와 같이, PC 보(B)가 설계보다 짧게 제조되는 경우나 설계보다 길게 제조되는 경우에도, 상기 돌출강형(11)이 인접한 두 개의 기둥철근(2) 사이에서 좌우 이동이 가능하므로, 상기 PC 보(B)의 돌출유닛(10)과 RC 기둥(C)의 기둥철근(2) 사이에 간섭(E4)이 발생하지 않는 장점이 있다. 여기서, 도 24에 도시된 설계 오차(E3, E4)는 상기 돌출강형(11)의 길이와 상기 하판(324)의 형상 및 기둥철근(2)의 위치 등에 의해 결정된다.

그리고, 상기 보-기둥 접합 구조(300)는, 상기 받침유닛(320)의 상단부가 상기 돌출유닛(310)의 하단부에 결합되어 있으며, 상기 받침유닛(320)은 하단부가 상기 RC 기둥(C)의 상단부에 접촉한 상태에서 PC 보(B)의 길이 방향으로 좌우 위치 이동 가능하므로, 도 6에 도시된 보-기둥 접합 구조(100)와는 달리, 상기 받침유닛(320)을 RC 기둥(C)의 상단부에 고정시키는 시공이 필요없다는 장점이 있다.

또한, 상기 보-기둥 접합 구조(300)는, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 받침유닛(320)의 하단부가 상기 PC 보(B)의 하면과 동일 평면상에 있으므로, 상기 PC 보(B)의 일단부 하면이 상기 RC 기둥(C)의 상단면에 올려 질 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 상기 받침유닛(320)에 의해서만이 아니라, 상기 PC 보(B)의 일단부 하면에 의해서도 상기 PC 보(B)의 하중이 지지될 수 있어, 하중이 분산되는 장점이 있다.

상기한 실시예들에서는, 도 25에 도시된 단면 형상을 가진 돌출강형(11)이 사용되고 있으나, 도 26에 도시된 바와 같이, 플랜지(12)가 내측으로 돌출된 돌출강형(11), 또는, 도 27에 도시된 바와 같이, 플랜지(12)가 외측으로 돌출된 돌출강형(11)이 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 28 내지 도 32에는 도 5에 도시된 기초와 기둥의 결합 구조의 다른 예들이 도시되어 있다.

먼저, 도 28과 도 29를 참조하면, 상기 기초(F)는 RC 기둥(C)의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초일 수 있으며, 상기 확대기초 위에 상기 RC 기둥(C)이 롤러 구조로 설치될 수 있다.

예를 들어, 도 28에 도시된 바와 같이, 상기 확대기초(F)의 상면과 RC 기둥(C)의 하단면 사이에 롤러받침(50)이 설치될 수 있으며, 이 경우 RC 기둥(C)의 수평변위와 회전변위가 자유로운 특징이 있다. 여기서, 상기 롤러받침(50)으로는 고무재질의 탄성받침을 사용하는 것이 바람직하지만, 전부 강재로 이루어진 기계적 받침도 사용될 수 있다.

또한, 도 29에 도시된 바와 같이, 상기 확대기초(F)의 상면에 기초벽체(52)가 소정 높이로 돌출 형성되고, 상기 기초벽체(52)의 상면과 RC 기둥(C)의 하단면 사이에 상기 롤러받침(50)이 설치될 수도 있다.

다음으로, 도 30과 도 31을 참조하면, 상기 기초(F)는 RC 기둥(C)의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초일 수 있으며, 상기 확대기초 위에 상기 RC 기둥(C)이 힌지 구조로 설치될 수도 있다.

예를 들어, 도 30에 도시된 바와 같이, 상기 확대기초(F)의 상면과 RC 기둥(C)의 하단면 사이에 힌지받침(60)이 설치될 수 있으며, 또한 확대기초(F)의 상면에는 RC 기둥(C)의 좌우에 배치되도록 돌출 형성되어 RC 기둥(C)의 수평변위를 구속하는 전단키(62)가 마련될 수 있다. 한편, 상기 힌지받침(60) 자체에 벽체(C)의 수평변위를 구속하는 장치가 마련될 수 있으며, 이 경우에는 확대기초(F) 상면에 전단키(62)가 마련되지 않을 수 있다.

또한, 도 31에 도시된 바와 같이, 상기 확대기초(F)의 상면에 소정 깊이의 설치홈(64)이 형성되고, RC 기둥(C)의 하단부가 상기 설치홈(64)에 삽입 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 힌지받침(60)은 상기 설치홈(64)의 바닥면과 RC 기둥(C)의 하단면 사이에 설치된다.

마지막으로, 도 32를 참조하면, 상기 기초(F)로서 확대기초가 아니라 지반에 매입 설치되는 말뚝기초가 사용될 수 있으며, 상기 말뚝기초 위에 RC 기둥(C)이 일체 구조로 설치될 수도 있다.

한편, 도 28 내지 도 32에 도시된 교량에는, 도 9에 도시된 보-기둥 접합 구조(200)가 적용된 것으로 도시되어 있지만, 이 외에도 도 6과 도 21에 도시된 보-기둥 접합 구조(100, 300)도 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100, 200, 300 : 보-기둥 접합 구조 10, 310 : 돌출유닛
11 : 돌출강형 12 : 플랜지
13 : 비틀림방지부재 14 : 철근관통구
15 : 수평부 16 : 보강부
17 : 접촉부 18 : 관통공
19 : 결합나사 20, 220, 320 : 받침유닛
21, 321 : 받침본체 22 : 상판
23 : 결합공 24, 324 : 하판
25 : 앵커구멍 26 : 앵커볼트
27, 327 : 보강부 50 : 롤러받침
52 : 기초벽체 60 : 힌지받침
62 : 전단키 64 : 설치홈
315 : 연결판 B : PC 보
C : RC 기둥 S : 공간
2 : 기둥철근 3 : 연결철근
4 : 겹이음 5 : 기둥연장철근
6 : 우각부보강철근 7 : 기계적이음

Claims

지반에 설치되는 기초와;
상기 기초 위에 설치되는 기둥과;
상기 기둥의 상부에 설치되는 보와;
상기 보와 기둥을 접합하기 위한 보-기둥 접합 구조;를 포함하며,
상기 보-기둥 접합 구조는,
상기 기둥의 상단부에 마련된 기둥철근이 관통할 수 있도록 서로 이격된 상태로 나란하게 배치되며, 일단부는 상기 보의 단부에 삽입되고 타단부는 상기 보의 단부로부터 돌출된 한 쌍의 돌출강형을 포함하는 돌출유닛; 및
상기 기둥의 상단부에 마련되며, 상기 돌출유닛을 받쳐서 지지하는 받침유닛;을 구비하며,
상기 돌출강형의 폭은, 상기 기둥의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 삽입될 수 있도록, 상기 인접한 두 개의 기둥철근 사이의 이격 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항에 있어서,
상기 한 쌍의 돌출강형은, 상기 기둥의 상단부에 복수 개 마련된 기둥철근들 중 인접한 두 개의 기둥철근 사이에 한꺼번에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항에 있어서,
상기 돌출유닛은,
상기 한 쌍의 돌출강형과 교차되는 방향으로 상기 한 쌍의 돌출강형 사이에 배치되며, 양단부가 상기 한 쌍의 돌출강형 각각에 결합되는 비틀림방지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항에 있어서,
상기 돌출유닛은, 일단부는 상기 돌출강형의 하단부에 결합되며, 타단부는 둥글게 형성된 접촉부를 구비하며,
상기 받침유닛의 상단부에는 평판 부재인 상판이 마련되고,
상기 접촉부의 타단부가 상기 받침유닛의 상판에 일점접촉함으로써, 상기 돌출유닛이 상기 받침유닛에 의하여 단순지지되는 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항에 있어서,
상기 받침유닛의 하단부는 상기 기둥의 상단부에 고정되고, 상기 받침유닛의 상단부에는 평판 부재인 상판이 마련되며,
상기 상판에는 상기 보의 길이 방향으로 길게 연장된 형상의 결합공이 형성되고,
상기 돌출유닛은, 상기 결합공에 나사결합된 상태에서, 상기 보의 길이 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항에 있어서,
상기 받침유닛의 상단부는 상기 돌출유닛의 하단부에 결합되며,
상기 받침유닛의 하단부는, 상기 기둥의 상단부에 접촉한 상태에서, 상기 보의 길이 방향으로 위치 이동 가능한 것을 특징으로 하는 교량.
제 6항에 있어서,
상기 받침유닛의 하단부는 상기 보의 하면과 동일 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기초는 상기 기둥의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초이며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥이 일체 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기초는 상기 기둥의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초이며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥이 롤러 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기초는 상기 기둥의 단면보다 넓은 면적을 가진 확대기초이며, 상기 확대기초 위에 상기 기둥이 힌지 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 교량.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기초는 지반에 매입 설치된 말뚝기초이며, 상기 말뚝기초 위에 상기 기둥이 일체 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 교량.