KR101334232B1 - 교량 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치된 복수의 거더(100); 복수의 거더(100)의 폭방향 거동을 구속하도록, 복수의 거더(100)에 공통으로 설치된 구속부재(200); 복수의 거더(100)의 상부에 설치된 상판(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량을 제시함으로써, 교량의 상판에 대한 배근을 생략할 수 있도록 하여, 구조가 효율적이면서도, 공사비용 및 기간을 절감할 수 있도록 한다.

Description

교량 및 그 시공방법{BRIDGE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 교량의 구조 및 공법에 관한 것이다.

교량은 상호 간격을 두고 설치되는 교대 또는 교각(코핑)과, 그 상부에 설치되는 다수의 거더 및 그 거더의 상부에 설치되는 상판에 의해 구성되는 것이 일반적이다.

도 1 내지 3은 복수의 I형 거더(10)의 상부에 콘크리트의 타설에 의해 형성되는 상판(30)이 설치된 구조에 관한 단면도이다.

복수의 I형 거더(10)는 길이방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치되는데, 그 거더(10)들의 사이에는 간격이 형성되는 것이 일반적이다(도 1).

상판(30)중 거더(10)의 상부 플랜지에 의해 지지되는 부분은 관계없지만, 그렇지 않은 부분(복수의 거더(10)의 사이 영역)은 하부의 지지구조가 없으므로, 휨모멘트가 크게 작용하여 휨파괴가 발생하거나(도 2), 이 부분에 차량의 하중이 직접적으로 작용하는 경우 전단응력에 의한 전단파괴(펀칭전단 : Shear- Punching)가 발생할 수 있다(도 3).

따라서 이러한 현상을 방지하기 위하여, 종래에는 상판(30) 콘크리트의 타설 시 그 내부에 다량의 철근의 배근작업을 실시하였는데, 이는 구조적으로 효율적이지 못하다는 점, 공사비용 및 기간의 증가를 초래한다는 점, 철근의 부식에 의해 상판의 수명이 단축된다는 점 등의 측면에서 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 교량의 상판에 대한 배근을 생략할 수 있도록 하여, 구조가 효율적이면서도, 공사비용 및 기간을 절감할 수 있도록 하는 교량 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 길이방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치된 복수의 거더(100); 상기 복수의 거더(100)의 폭방향 거동을 구속하도록, 상기 복수의 거더(100)에 공통으로 설치된 구속부재(200); 상기 복수의 거더(100)의 상부에 설치된 상판(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량을 제시한다.

상기 거더(100)는 상부 플랜지(110) 및 웹(120)을 포함하는 I형 거더(100a)인 것이 바람직하다.

상기 복수의 I형 거더(100a)의 웹(120)에는 관통공(121)이 형성되고, 상기 구속부재(200)는 상기 복수의 I형 거더(100a)의 관통공(121)을 공통으로 관통하여 결합한 것이 바람직하다.

상기 I형 거더(100a)는 콘크리트 재질에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 구속부재(200)는 강관 또는 강봉을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 거더(100)는 박스형 거더(100b)인 것이 바람직하다.

상기 복수의 거더(100)의 사이를 폐쇄함과 아울러, 상기 상판(300)의 콘크리트 타설을 위한 거푸집 역할을 하도록, 영구 거푸집(400)이 설치된 것이 바람직하다.

상기 영구 거푸집(400)은 양단이 상기 복수의 거더(100)의 가장자리 상부에 걸치도록 설치된 것이 바람직하다.

상기 영구 거푸집(400)은 합성수지 재질에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 영구 거푸집(400)의 상면에는 다수의 돌부(410)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 다수의 돌부(410)는 상기 영구 거푸집(400)의 상면에 대한 골재의 코팅에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 교량의 시공방법으로서, 복수의 교대 또는 교각 상부에 상기 복수의 거더(100)를 설치하는 단계; 상기 복수의 거더(100)에 상기 구속부재(200)를 설치하는 단계; 상기 복수의 거더(100)의 사이를 폐쇄하도록, 상기 영구 거푸집(400)을 설치하는 단계; 상기 복수의 거더(100) 및 영구 거푸집(400)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 상판(300)을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 시공방법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 교량에 사용되는 상기 영구 거푸집(400)으로서, 합성수지 재질에 의해 형성되고, 상면에는 다수의 돌부(410)가 형성된 것을 특징으로 하는 영구 거푸집(400)을 함께 제시한다.

상기 다수의 돌부(410)는 상면에 대한 골재의 코팅에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 교량의 상판에 대한 배근을 생략할 수 있도록 하여, 구조가 효율적이면서도, 공사비용 및 기간을 절감할 수 있도록 하는 교량 및 그 시공방법을 제시한다.

도 1 내지 3은 종래의 교량의 단면도.
도 4 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 4는 교량의 제1 실시예의 단면도.
도 5는 교량의 제1 실시예의 사시도.
도 6,7은 본 발명의 원리에 관한 개념도.
도 8은 교량의 제2 실시예의 단면도.
도 9는 교량의 제3 실시예의 단면도.
도 10은 교량의 제3 실시예의 사시도.
도 11은 영구 거푸집의 평면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로, 길이방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치된 복수의 거더(100); 복수의 거더(100)의 폭방향 거동을 구속하도록, 복수의 거더(100)에 공통으로 설치된 구속부재(200); 복수의 거더(100)의 상부에 설치된 상판(300);을 포함하여 구성된다.

즉, 복수의 거더(100)를 교대 또는 교각(코핑)의 상부에 설치하되, 이들에 공통으로 별도의 구속부재(200)를 설치하여, 그 폭방향 거동을 구속하도록 한 것이다.

기본적으로 길이방향으로 열지어 배치된 다수의 거더(I형 거더, 박스 거더 등) 위에 설치된 상판은 폭이 넓은 거더의 상부부재들(상부 플랜지, 상부판 등)에 의해 지지되므로, 배근과 같은 별도의 보강구조가 설치되지 않더라도, 사용하중에 의한 휨모멘트, 전단력에 저항할 수 있다.

그러나 이러한 구조의 교량에서 다수의 거더에는 각각 별개로 토션(torsion), 폭방향 변형 등이 일어나게 되는데, 이는 상판 중 복수의 거더의 사이 영역에 균열을 발생, 연장시키는 요인이 되고, 이와 같이 발생한 균열은 결국 상판의 휨모멘트, 전단력에 대한 저항성을 감소시키는 결과를 가져온다.

따라서 종래에는 이러한 균열을 방지하기 위하여, 상판의 내부에 별도의 보강구조인 철근 배근을 설치하였던 것이다.

본 발명은 상술한 구속부재(200)에 의해, 위와 같이 각각의 거더(100)에 발생하는 토션(torsion), 폭방향 변형 등을 구속함으로써, 1) 상판 중 복수의 거더의 사이 영역의 균열을 제어하고, 2) 이에 따라 상판의 휨모멘트, 전단력에 대한 저항성을 증대시키므로, 상판(300)의 내부에 대한 배근이 없더라도(무근 슬래브) 충분한 구조적 안정성을 갖도록 한다는 효과가 있다.

여기서, '균열의 제어'란 균열의 발생확률을 줄이고, 균열의 연장(성장)을 방지함을 의미한다.

구체적으로, 구속부재(200)에 의해 복수의 거더(100)의 폭방향 변형을 구속함으로써 상판(300)의 변형(균열)을 제어할 수 있는 이유는, 이른바 아칭 효과(Arching effect)에 기인하는 것이다(도 6).

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 양측이 벽체(1)에 의해 구속되고 3개의 힌지(3)에 의해 연결된 2개의 스트럿(2)의 구조는 재하된 하중에 불구하고 양측 벽체의 구속으로 인하여 하측으로 변형(처짐)이 발생하지 않게 되는데, 폭방향 변위가 구속된 양측 거더 사이의 상판은 상술한 스트럿의 경우와 마찬가지로 재하된 하중에 불구하고 변형을 방지할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 거더(100)는 복수를 구속부재(200)에 의해 폭방향(횡방향)으로 구속할 수 있는 구조이면, I형 거더(100a), 박스형 거더(100b) 기타 어떠한 구조를 취하더라도 관계없는데(도 4,5,8), 이하에서는 가장 일반적인 I형 거더(100a)의 경우를 예로 들어 설명한다.

I형 거더(100a)는 상부 플랜지(110), 웹(120), 하부 플랜지(130)를 포함하여 구성되는데, 여기서 웹(120)에 관통공(121)이 형성되고, 구속부재(200)는 복수의 I형 거더(100a)의 관통공(121)을 공통으로 관통하여 결합하는 구조를 취하는 것이 효율적이다.

구속부재(200)로는 강관, 강봉 등을 사용하면 되는데, I형 거더(100a)가 강재에 의해 형성되는 경우에는 구속부재(200)를 웹(120)에 용접하는 방식 등에 의해 결합하면 되고, I형 거더(100a)가 콘크리트 재질에 의해 형성되는 경우에는 볼트-너트 구조 등을 취하는 별도의 체결구(210)를 관통공(121)의 양측에 설치함으로써, 구속부재(200)와 웹(120)을 결합하면 된다.

시공의 편의성 및 구조적 안정성 측면에서, 전자보다 후자가 바람직하다고 할 수 있다.

한편, 이와 같이 구속부재(200)에 의해 거더(100)들을 구속하더라도, 거더(200) 사이의 영역의 상판(300) 하면에는 어느 정도의 균열이 발생할 수 있는데, 이러한 상판(300)의 하부 영역에 별도의 보강구조를 형성하여 위 균열을 분산시키는 것이 바람직하다.

즉, 복수의 거더(100)의 사이를 폐쇄함과 아울러, 상판(300)의 콘크리트 타설을 위한 거푸집 역할을 하도록, 영구 거푸집(400)이 설치된 구성을 취하는 경우, 그 영구 거푸집(400)은 거더(100)들 사이 영역의 상판(300)의 하면을 지지보강하는 역할을 하게 되므로, 상술한 바와 같은 균열의 분산효과에 의해 교량의 구조적 안정성을 증대한다는 효과가 있다(도 9,10).

구체적으로, 이러한 영구 거푸집(400)은 그 양단이 복수의 거더(100)의 가장자리 상부에 걸치도록 설치되는 것이 시공의 편의성, 구조의 효율성 측면에서 바람직하다.

영구 거푸집(400)은 가요성이 있는 FRP 등의 합성수지 재질에 의해 형성되는 것이 시공의 편의성을 위하여 바람직하며, 상판 콘크리트와의 부착을 위하여 영구 거푸집(400)의 상면에는 다수의 돌부(410)가 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 다수의 돌부(410)는 영구 거푸집(400)의 상면에 골재를 코팅하는 방식 등에 의해 구현할 수 있다.

본 발명에 의한 교량의 시공방법은 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.

복수의 교대 또는 교각 상부에 복수의 거더(100)를 설치하고, 이들 복수의 거더(100)에 구속부재(200)를 설치하여 폭방향 변형을 구속한다.

복수의 거더(100)의 사이를 폐쇄하도록, 영구 거푸집(400)을 설치한다.

복수의 거더(100) 및 영구 거푸집(400)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상판(300)을 형성한다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 거더 100a : I형 거더
100b : 박스 거더 110 : 상부 플랜지
120 : 웹 121 : 관통공
200 : 구속부재 300 : 상판
400 : 영구 거푸집 410 : 돌부

Claims (14)

1. 길이방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치된 복수의 I형 거더(100a);
   상기 복수의 I형 거더(100a)의 웹(120)에 형성된 관통공(121);
   상기 복수의 I형 거더(100a)의 폭방향 거동을 구속하도록, 상기 복수의 I형 거더(100a)의 상기 관통공(121)을 공통으로 관통하여 결합되는 구속부재(200);
   상기 관통공(121) 양측에 설치되어 관통공(121)을 관통하는 구속부재(200)와 I형 거더(100a)를 결합시키는 볼트-너트 구조의 체결구(210);
   상기 복수의 I형 거더(100a)의 상부에 설치된 상판(300);
   상기 복수의 I형 거더(100a)의 사이를 폐쇄함과 아울러, 상기 상판(300)의 콘크리트 타설을 위한 거푸집 역할을 하도록, 양단이 상기 복수의 I형 거더(100a)의 상부 가장자리에 걸치도록 설치된 영구 거푸집(400);을
   포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 I형 거더(100a)는 콘크리트 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 교량.
   
3. 길이방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치된 복수의 박스형 거더(100b);
   상기 복수의 박스형 거더(100b)의 수직면에 형성된 관통공(121);
   상기 복수의 박스형 거더(100b)의 횡방향 거동을 구속하도록, 상기 박스형 거더(100b)의 상기 관통공(121)을 공통으로 관통하여 결합되는 구속부재(200);
   상기 관통공(121) 양측에 설치되어 관통공(121)을 관통하는 구속부재(200)와 상기 복수의 박스형 거더(100b)를 결합시키는 볼트-너트 구조의 체결구(210);
   상기 복수의 박스형 거더(100b)의 상부에 설치된 상판(300); 및
   상기 복수의 박스형 거더(100b)의 사이를 폐쇄함과 아울러, 상기 상판(300)의 콘크리트 타설을 위한 거푸집 역할을 하도록, 양단이 상기 복수의 박스형 거더(100b)의 상부 가장자리에 걸치도록 설치된 영구 거푸집(400);을
   포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 박스형 거더(100b)는 콘크리트 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 교량.
   
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 구속부재(200)는 강관 또는 강봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
   
   
6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 영구 거푸집(400)은 합성수지 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 교량.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 영구 거푸집(400)의 상면에는 다수의 돌부(410)가 형성된 것을 특징으로 하는 교량.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 다수의 돌부(410)는 상기 영구 거푸집(400)의 상면에 대한 골재의 코팅에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 교량.
   
9. 제1항의 교량의 시공방법으로서,
   복수의 교대 또는 교각 상부에 상기 관통공(121)이 형성된 상기 복수의 I형 거더(100a)를 설치하는 단계;
   상기 복수의 I형 거더(100a)에 상기 구속부재(200)를 설치하는 단계;
   상기 복수의 I형 거더(100a)의 사이를 폐쇄하도록, 상기 영구 거푸집(400)을 설치하는 단계; 및
   상기 복수의 I형 거더(100a)와 상기 영구 거푸집(400)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 상판(300)을 형성하는 단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 시공방법.
   
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