KR101341105B1

KR101341105B1 - 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법

Info

Publication number: KR101341105B1
Application number: KR1020130000596A
Authority: KR
Inventors: 김태균
Original assignee: 이호석
Priority date: 2013-01-03
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2013-12-13

Abstract

본 발명은 복수 개의 세그먼트를 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법에 관한 것이다. 본 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법은, 아치형 프리캐스트 구조물의 세그먼트를 눕힌 상태로 제조하는 공정; 상기 세그먼트의 양단을 연결하도록 스트럿 바를 설치하는 공정; 상기 세그먼트를 세워 기초 콘크리트에 설치하는 공정; 및 상기 스트럿 바를 제거하는 공정을 포함한다.

Description

아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법{ARCH-SHAPED PRECAST STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD OF THE SAME}

본 발명은 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 복수 개의 세그먼트를 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.

도로, 철도 등의 교통망이 나날이 발달됨에 따라 도로, 철도 주변의 자연 환경을 보존하고 적절한 교통망 확충을 위하여 터널을 건설하고 있다. 터널을 건설하기 위해서는 다양한 공법이 적용될 수 있다.

일례로, 거푸집 및 동바리를 이용하여 아치 형태의 세그먼트를 복수 개 제조하여 이를 차례로 기초 콘크리트 위에 설치하는 것에 의하여 터널을 시공할 수 있다. 이와 같은 방식으로 터널을 시공하는 방법이 국내 등록특허공보 제10-0785459호 등에 개시되어 있다.

그런데, 이러한 시공 방법에 따르면 아치 형태의 세그먼트를 세워진 상태로 형성하므로 아치 형태를 유지하기 위한 동바리가 필요하므로, 비용이 증가될 수 있다. 또한, 운반 과정에서 세그먼트의 폭 방향 변위가 발생할 수 있고, 아치 형태의 상부 부분 등에서 균열이 발생할 수도 있다. 이에 따라 터널 시공 비용이 증가하고 공정이 복잡해지며 시공된 터널의 안정성이 저하될 수 있다. 터널 일부에 단면이 손실되는 부분이 있는 경우에는 터널의 안정성이 더욱 저하될 수 있다.

본 발명은 시공을 단순화하고 시공 비용을 절감할 수 있으며 구조적 안정성을 향상할 수 있는 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법은, 아치형 프리캐스트 구조물의 세그먼트를 눕힌 상태로 제조하는 공정; 상기 세그먼트의 양단을 연결하도록 스트럿 바를 설치하는 공정; 상기 세그먼트를 세워 기초 콘크리트에 설치하는 공정; 및 상기 스트럿 바를 제거하는 공정을 포함한다.

상기 세그먼트의 양단에 상기 스트럿 바를 설치하기 위한 스트럿바 고정부가 형성될 수 있다.

상기 스트럿 바는 길이 조절 부재를 구비할 수 있다.

힌지 부재에 의하여 일단이 상기 스트럿 바에 회전 가능하게 설치되는 추가의 스트럿 바를 더 포함할 수 있다.

상기 세그먼트가 장착구를 구비할 수 있다. 상기 스트럿 바를 설치하는 공정과 상기 세그먼트를 상기 기초 콘크리트에 설치하는 공정 사이에, 상기 장착구에 프리스트레스 강재를 삽입한 후에 그라우팅하여 프리스트레스를 부여하는 공정을 더 포함할 수 있다.

상기 스트럿 바는 강관, 각관, 또는 형강으로 구성될 수 있다.

상기 세그먼트는 복수 개수로 분할된 복수의 부분을 결합하여 형성될 수 있다.

상기 복수의 부분은 결합 부재에 의하여 결합되거나, 프리스트레스 강재에 의하여 결합될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법은, 아치형 프리캐스트 구조물의 통풍구 세그먼트를 눕힌 상태로 제조하는 공정; 상기 통풍구 세그먼트의 양단을 연결하도록 스트럿 바를 설치하는 공정; 상기 통풍구 세그먼트에 보강 부재를 설치하는 공정; 상기 통풍구 세그먼트를 세워 기초 콘크리트에 설치하는 공정; 및 상기 스트럿 바를 제거하는 공정을 포함한다.

상기 보강 부재는, 상기 통풍구 세그먼트의 원주 방향을 따라 형성되는 보강재와, 상기 보강재와 상기 통풍구 세그먼트를 연결하는 경사재를 포함할 수 있다.

상기 통풍구 세그먼트는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 보강 부재는 상기 복수 개의 통풍구 세그먼트에 설치된 상기 복수의 보강재 사이를 연결하는 연결재를 더 포함할 수 있다.

상기 경사재는 트러스형 또는 I형으로 설치될 수 있다.

상기 스트럿 바는 길이 조절 부재를 구비할 수 있다.

상기 통풍구 세그먼트가 장착구를 구비할 수 있다. 상기 스트럿 바를 설치하는 공정과 상기 통풍구 세그먼트를 상기 기초 콘크리트에 설치하는 공정 사이에, 상기 장착구에 프리스트레스 강재를 삽입한 후에 그라우팅하여 프리스트레스를 부여하는 공정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법은, 아치형 프리캐스트 구조물의 통풍구 세그먼트의 복수의 부분을 눕힌 상태로 제조하는 공정; 상기 복수의 부분에 보강 부재를 설치하는 공정; 및 상기 복수의 부분을 기초 콘크리트에 설치하고 상기 복수의 부분의 상기 보강 부재를 서로 연결하는 설치 공정을 포함한다.

상기 복수의 부분은, 두 개의 측면 부분과, 하나의 상부 부분을 포함할 수 있다. 상기 설치 공정은, 상기 두 개의 측면 부분을 상기 기초 콘크리트에 설치하고, 상기 상부 부분을 상기 두 개의 측면 부분에 설치하고, 상기 측면 부분의 상기 보강 부재와 상기 상부 부분의 상기 보강 부재를 연결할 수 있다.

상기 통풍구 세그먼트는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 설치 공정 이후에 상기 복수 개의 통풍구 세그먼트에 설치된 상기 복수의 보강재 사이를 연결하는 연결재를 더 설치할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물은, 아치형 기초 콘크리트; 상기 기초 콘크리트에 설치되며, 통풍구가 구비된 통풍구 세그먼트; 및 상기 통풍구 세그먼트에 설치되는 보강 부재를 포함한다.

상기 통풍구 세그먼트는 복수 개로 구비되고, 상기 통풍구 세그먼트 각각에 상기 보강재 및 상기 경사재를 포함하며, 상기 복수 개의 통풍구 세그먼트에 설치된 상기 복수의 보강재 사이를 연결하는 연결재를 더 포함할 수 있다.

상기 통풍구 세그먼트 각각은 복수의 부분을 포함하고, 상기 보강 부재는 상기 복수의 부분 각각에 대응하여 형성되어 결합재에 의하여 서로 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법에서는, 세그먼트(통풍구 세그먼트 포함)를 눕힌 상태로 제조하여 세그먼트를 안정적으로 형성할 수 있으며 세그먼트의 제조에 필요한 비용을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법에서는,세그먼트에 스트럿 바 및/또는 보강 부재를 설치하여 세그먼트의 운반, 설치 등에서 발생할 수 있는 폭 방향의 변위 및 휨 균열을 방지할 수 있다. 이에 의하여 아치형 프리캐스트 구조물의 시공을 단순화하고 시공 비용을 절감할 수 있으며 아치형 프리캐스트 구조물을 안정적으로 형성할 수 있다.

또한, 보강 부재를 설치하여 아치형 프리캐스트 구조물에 단면 손실 부분(일례로, 통풍구)이 형성되는 경우에 강도 및 구조적 안정성의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 도시한 단면도들이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 변형예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 도시한 도면들이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 변형예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물을 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11의 단면도이다.
도 13은 도 11의 일부를 도시한 평면도이다.
도 14은 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물을 도시한 평면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 설명한 도면들이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물을 도시한 사시도이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 설명한 도면들이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법을 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물은 아치형 프리캐스트 구조물을 구성하는 세그먼트를 눕힌 상태로 제조한 다음, 세그먼트에 스트럿 바를 설치한 다음 이를 90도로 회전하여 기초 콘크리트 위에 차례로 설치하는 것에 의하여 시공된다. 이를 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 도시한 단면도들이다. 도 5는 도 4의 V-V선을 따라 잘라서 본 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 아치형 프리캐스트 구조물(도 4의 참조부호 100, 이하 동일)을 구성하는 세그먼트(10)을 눕힌 상태로 제조한다. 여기서, 세그먼트(10)은 아치형 프리캐스트 구조물(100)을 길이 방향에서 복수 개로 분할한 형태를 가지며, 복수 개의 세그먼트(10)를 차례로 설치하면 아치형 프리캐스트 구조물(100)을 형성하게 된다. 일례로, 세그먼트(10)의 폭(T)이 대략 1m 내지 3m일 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 폭을 가질 수 있다.

세그먼트(10)은 거푸집 내에 콘크리트를 타설하여 양생한 다음 거푸집을 탈형하여 제조될 수 있다. 콘크리트의 타설, 양생, 탈형 등으로는 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 이때, 콘크리트 내에 철근을 넣은 철근 콘크리트로 세그먼트(10)를 제조할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 세그먼트(10)의 크기가 큰 경우에는 철근을 사용하는 대신 프리스트레스 강재(pre-stress steel)를 사용할 수도 있는데, 이에 대해서는 추후에 도 6 내지 도 8을 참조하여 추후에 상세하게 설명한다.

본 실시예에서는 세그먼트(10)을 제조할 때 세워진 상태로 제조하는 것이 아니라 눕힌 상태로 제조한다. 그러면, 세그먼트(10)을 세워서 제작할 때 사용하는 동바리를 사용하지 않아도 되며, 양생 후 탈형할 때 작용하는 하중이 지면으로 작용하여 세그먼트(10)의 변위가 발생하지 않는다. 이에 따라 세그먼트(10)을 안정적으로 형성할 수 있으며 거푸집 비용을 최소화할 수 있다.

세그먼트(10)은 스트럿바(strut bar)(도 2의 참조부호 20, 이하 동일)의 설치를 위한 스트럿바 고정부(12)가 위치할 수 있다. 스트럿바 고정부(12)는 스트럿 바(20)가 연결되는 부분(세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분)에 위치하며 스트럿 바(20)를 고정하기 위한 다양한 구조를 가질 수 있다. 일례로, 스트럿바 고정부(12)는 인서트 볼트일 수 있다.

세그먼트(10)를 형성하기 위한 콘크리트 타설 전에 스트럿바 고정부(12)를 설치 위치에 고정시킨 후에 콘크리트를 타설하여 스트럿바 고정부(12)를 세그먼트(10)에 형성할 수 있다. 또는, 스트럿바 고정부(12)를 고정하기 위한 인서트 부재(도시하지 않음)를 세그멘트(10)와 일체로 형성한 다음 스트럿바 고정부(12)를 인서트 부재에 삽입하는 것에 의하여 스트럿바 고정부(12)를 고정할 수 있다. 또는, 세그먼트(10)을 형성하기 위하여 콘크리트를 타설한 후에 콘크리트가 완전하게 굳지 않은 상태에서 스트럿바 고정부(12)를 콘크리트 내부로 눌러 매입시키는 방식을 사용할 수도 있다. 또는, 세그먼트(10)을 형성한 다음 세그먼트(10)에 드릴로 구멍을 뚫고, 스트럿바 고정부(12)를 삽입하고 그 주위를 에폭시 수지 등으로 굳혀서 스트럿바 고정부(12)를 고정할 수도 있다. 이와 같이 다양한 방법에 의하여 스트럿바 고정부(12)를 세그먼트(10)에 고정할 수 있다.

그리고 세그먼트(10)은 다른 세그먼트(10)과의 안정적인 연결을 위한 전단키 구조(14)를 가질 수 있다. 이에 따라 세그먼트(10)을 복수 개 연결할 때 이러한 전단키 구조(14)를 이용하여 좀더 안정적으로 연결할 수 있으며, 누수 등을 방지하도록 할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 도 3 및 도 5를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.

이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분에 위치하는 스트럿바 고정부(12)에 스트럿 바(20)를 설치한다. 이와 같이 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분 사이에 설치한 스트럿 바(20)는 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분을 구속하여 측면 부분의 변위를 방지할 수 있다. 이에 의하여 세그먼트(10)의 운반, 설치 시 등에 단계에서 충격, 하중 등에 의하여 상부 부분에서 발생할 수 있는 휨 균열을 제어할 수 있다.

스트럿 바(20)는 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분을 구속할 수 있는 강도를 가지는 물질 및 구조로 이루어질 수 있다. 이에 따라 스트럿 바(20)는 구조용 강재로 이루어질 수 있으며, 일례로, 강관, 각관, H형 강 등의 형강 등의 다양한 형태가 사용될 수 있다. 이와 같이 스트럿 바(20)를 구조용 강재로 구성하여, 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분을 안정적으로 구속할 수 있다.

그리고 스트럿 바(20)는 일단 또는 양단에 길이 조절 부재(22)를 구비할 수 있다. 이에 의하여 세그먼트(10)의 운반, 설치 시에 세그먼트(10)에 가해지는 힘을 고려하여 스트럿 바(20)의 길이를 조절하여 휨 균열을 효율적으로 방지할 수 있다.

길이 조절 부재(22)로는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 길이 조절 부재(22)를 구비한 스트럿 바(20)가 턴버클(turnbuckle) 구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 스트럿 바(20)과 제1 관(20a) 및 제2 관(20b)을 포함할 수 있다. 그리고 길이 조절 부재(22)는, 나사산을 가지는 조절봉(22a)과, 조절봉(22a)의 일측에 위치하며 제1 관(20a)에 연결되는 제1 너트(22b)와, 조절봉(22a)의 타측에 위치하며 제2 관(20b)에 연결되는 제2 너트(22c)와, 조절봉(22a)의 체결공(221a)에 삽입되는 손잡이부(22d)를 포함할 수 있다. 손잡이부(22d)를 회전하여 제1 및 제2 너트(22b, 22c)와 조절봉(22a)의 위치를 조절하는 것에 의하여 길이를 조절할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 나사 결합을 이용한 다른 방식으로 길이를 조절하거나, 유압을 통하여 길이를 조절하거나, 모터를 이용하여 길이를 조절하는 등의 다양한 방법이 적용될 수 있다.

이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 세그먼트(10)을 90도로 회전하여 세운 후에 기초 콘크리트(30) 위에 가설한다. 또한 추가적인 세그먼트(10)을 동일한 방법에 의하여 기초 콘크리트(30) 위에 가설한다.

기초 콘크리트(30)는 아치형 프리캐스트 구조물(100)이 안착되는 거치홈(32)을 구비한다. 그리고 아치형 프리캐스트 구조물(100)의 양쪽 측면 부분이 각기 거치홈(32)에 위치하도록 한 쌍의 기초 콘크리트(30)가 일정 거리를 두고 배치된다.

세그먼트(10)을 세워서 기초 콘크리트(30) 위에 가설하기 위해서는 다양한 방법이 적용될 수 있으며 크레인 등의 장비를 이용할 수 있다. 이때, 스트럿 바(20)가 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분을 구속하고 있기 때문에 세그먼트(10)을 세우거나 기초 콘크리트(30) 위에 가설하는 공정 중에 상부 부분에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 단계에서 스트럿 바(20)는 일반력으로 인장력을 받는다.

그리고 세그먼트(10)과 기초 콘크리트(30)의 거치홈(32) 사이의 빈 공간을 모르타르 등을 이용하여 메우는 것에 의하여 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분을 기초 콘크리트(30)에 안정적으로 설치한다. 그리고 세그멘트(10)들의 사이에는 전단 키 구조(14)를 이용하여 서로 안정적으로 접합한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 하나의 세그먼트(10)의 하부 돌출부 상에 다른 세그먼트(10)의 상부 돌출부를 위치시킨 상태에서 모르타르(14a) 등을 이용하여 세그먼트(10) 사이를 채운다. 이에 의하여 세그먼트(10) 사이의 누수를 방지할 수 있다. 그리고 개착식 터널 등의 지층 구조물은 방수 시트를 추가로 설치하여 방수를 할 수도 있다.

이어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 스트럿 바(20)를 제거한다. 기초 콘크리트(30)가 세그먼트(10)의 양쪽 측면 부분을 구속하고 있으므로 스트럿 바(20)를 제거하는 것이 가능하다. 이때, 개착식 터널과 같은 지층 구조물에서는 복토에 의한 토압 하중, 차량 하중, 군중 하중, 설 하중과 같은 하중이 작용할 수 있기 때문에 복토 후에 스트럿 바(20)를 제거하는 것이 바람직하다. 스트럿 바(20)는 길이 조절 장치(22)를 이용하여 길이를 조절하는 것에 의하여 쉽게 제거될 수 있다.

상술한 아치형 프리캐스트 구조물(100)은 아치 형태의 다양한 구조물로 사용될 수 있다. 일례로, 아치형 프리캐스트 구조물(100)은 터널 등으로 사용될 수도 있고, 군부대의 탱크, 전투기, 차량 등의 벙커용 구조물 등으로 사용될 수도 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법에서는, 세그먼트(10)을 눕힌 상태로 제조하여 세그먼트(10)을 안정적으로 형성할 수 있으며 거푸집 비용을 최소화할 수 있다. 그리고 세그먼트(10)에 스트럿 바(20)를 설치하여 세그먼트(10)의 운반, 설치 등에서 발생할 수 있는 휨 균열을 방지할 수 있다. 이에 의하여 아치형 프리캐스트 구조물(100)의 시공을 단순화하고 아치형 프리캐스트 구조물(100)을 안정적으로 형성할 수 있다.

이하, 상술한 실시예의 변형예들에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 좀더 상세하게 설명한다. 이하에서는 상술한 실시예에서 이미 설명한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 변형예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 도시한 도면들이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 아치형 프리캐스트 구조물을 구성하는 세그먼트(10)을 제조한다. 본 변형예의 세그먼트(10)는 프리스트레스 강재(prestress stree)(도 8의 참조부호 18, 이하 동일)을 구비하거나 구비할 수 있는 구조를 가지도록 형성된다. 즉, 프리스트레스 강재(18)에 인장력을 준 상태에서 콘크리트를 타설, 양생 및 탈형하여 세그먼트(10)을 형성한 다음 프리스트레스 강재(18)의 구속을 해제하는 것에 의하여 프리스트레스를 가하는 프리 텐션(pre-tension) 방식이 적용될 수도 있다. 또는, 세그먼트(10)에 프리스트레스 강재(18)를 삽입할 수 있는 장착구(16)를 형성하고, 추후에 프리스트레스 강재(18)를 삽입하여 프리스트레스를 가하는 포스트 텐션(post-tension) 방식이 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 일례로 포스트 텐션 방식이 적용된 예를 설명한다.

장착구(16)는 프리스트레스 강재(18)가 원주 방향을 따라 배치될 수 있도록 세그멘트(10)의 내부에 하나 또는 복수로 형성될 수 있다. 장착구(16)는 세그먼트(10) 형성 시에 삽입된 쉬스관에 의하여 형성될 수 있다.

이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 스트럿 바(20)를 설치한다.

이어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 장착구(16) 내부로 프리스트레스 강재(18)을 삽입하고 그라우팅에 의하여 프리스트레스 강재(18)을 고정하여 프리스트레스를 부여한다. 이와 같이 본 실시예에서는 포스트 텐션 방식에 의하여 프리스트레스를 부여한다.

프리스트레스 강재(18)는, 복수 개의 스트랜드를 꼬아놓은 형태일 수도 있고, 염화 비닐 등에 의하여 한 가닥씩 피복된 모노 프리스트레스 강재일 수도 있다. 그 외의 다양한 형태의 프리스트레스 강재(18)를 사용할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 변형예에서는 프리스트레스 강재(18)를 사용하므로 세그먼트(10)의 원주 방향의 길이가 길고 폭이 얇은 대형 구조에도 적용될 수 있다. 그리고 본 실시예에서는 스트럿 바(20)를 설치한 후에 프리스트레스 강재(18)에 프리 스트레스를 도입한다. 따라서, 프리스트레스 강재(18)에 의하여 작용하는 편심 하중에 의하여 발생되는 세그먼트(10)의 변위를 스트럿 바(20)가 구속하기 때문에 세그먼트(10)의 안정성을 향상할 수 있다.

이어서, 세그먼트(10)을 90도로 회전하여 일으켜 세운 후에 기초 콘크리트(30) 위에 가설하고, 스트럿 바(20)를 제거한다.

본 변형예에 의하면 프레스트레스 강재(18)를 적용하여 대형 구조물에 적용될 수 있으며, 이 경우에도 스트럿 바(20)에 의하여 세그먼트(10)의 안정성을 향상할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 변형예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 도시한 도면들이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 아치형 프리캐스트 구조물(100)을 구성하는 세그먼트(10)을 형성한다. 본 실시예에서는 하나의 세그먼트(10)을 복수의 부분(110)으로 나누어서 형성한다. 일례로, 하나의 세그먼트(10)을 원주 방향에서 2개 또는 3개로 분할하여 제조할 수 있다. 이에 의하여 세그먼트(10)가 대형인 경우에도 제조 및 운반 등을 용이하게 할 수 있다. 복수의 부분(110)의 연결 부위에는 암수 형태의 결합부(112a, 112b)를 구비하여 전단 결합에 유리하도록 할 수 있다. 이때, 결합부(112a, 112b)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.

이어서, 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 부분(110)을 결합하고 스트럿 바(20)를 설치한다.

일례로, 복수의 부분(110)의 연결 부위에 결합부(112a, 112b)를 이용하여 복수의 부분(110)을 일차적으로 고정한 다음에 곡볼트(앵커 볼트), 연결 볼트 등의 결합 부재(도시하지 않음)에 의하여 결합한다. 그 이후에 복수의 부분(110)의 연결 부위에 에폭시 등을 도포하여 방수처리 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다른 방법에 의하여 세그먼트(10)의 복수의 부분들(110)을 결합할 수 있다. 일례로, 복수의 부분(110)의 연결 부위의 결합부(112a, 112b)를 이용하여 복수의 부분(110)을 일차적으로 고정한 다음 프리스트레스 강재(도 8의 참조부호 18)를 삽입하고, 스트럿 바(20)의 설치 이후에 그라우팅하여 복수의 부분(110)을 결합할 수도 있다.

본 실시예에서와 같이 세그먼트(10)이 복수 개의 부분(110)을 포함하는 경우에는 추가의 스트럿 바(24)를 더 포함할 수 있다. 추가의 스트럿 바(24)는 스트럿 바(20) 위에 힌지 부재(28)에 의하여 연결되어 회전이 가능하게 설치될 수 있다. 그리고 추가의 스트럿 바(22)의 일단 및/또는 양단에는 길이 조절 장치(26)가 설치된다. 본 실시예의 추가의 스트럿 바(24)는 세그먼트(10)을 좀더 견고하게 고정하기 위하여 추가된 것으로서, 세그먼트(10)가 하나의 부분으로 이루어진 경우에도 설치될 수 있다.

이어서, 세그먼트(10)를 90도로 회전하여 일으켜 세운 후에 기초 콘크리트(30) 위에 설치하고 스트럿 바(20)를 제거한다.

본 변형예에 따르면 대형의 아치형 프리캐스트 구조물을 형성하는 데 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 아치형 프리캐스트 구조물 및 이의 시공 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물을 도시한 사시도이고, 도 12은 도 11의 단면도이다. 그리고 도 13은 도 11의 일부를 도시한 평면도이다. 도 13에서는 간략한 도시 및 명확한 이해를 위하여 연결재의 도시를 생략하였다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물(100a)은, 단면 손실이 없는 세그먼트(10a)와 함께, 통풍구(120)가 형성되어 단면 손실이 있는 통풍구 세그먼트(10b)를 구비한다. 이때, 통풍구(120)는 복수 개의 통풍구 세그먼트(10b)에 의하여 형성될 수 있다. 도 11 및 도 13에서는 통풍구(120)가 제1 통풍구 세그먼트(101b), 제2 통풍구 세그먼트(102b) 및 제3 통풍구 세그먼트 구조물(103b)에 걸쳐서 형성된 것을 일례로 하여 도시하였다. 세그먼트(10a)와, 제1 내지 제3 세그먼트(101b, 102b, 103b)은 모르타르 등에 의하여 서로 접합될 수 있다.

통풍구(120)는 열차의 미기압파 저감 등을 위하여 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 내지 제3 통풍구 세그먼트(101b, 102b, 103b)의 상부 부분에 통풍구(120)를 설치하여 측면 부분에 설치된 통풍구보다 미기압파를 효율적으로 저감할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 통풍구(120)가 다양한 위치에 형성될 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물(100a)은 보강 부재(40)를 구비하여 통풍구(120)에 의한 단면 손실에 의한 문제를 방지할 수 있다. 일례로, 보강 부재(40)는 아치 형태의 보강재(42)와, 보강재(42)를 통풍구 세그먼트(10b)에 연결하는 경사재(44)를 포함할 수 있다. 보강 부재(40)는 이웃한 보강재(42) 사이에는 이들을 연결하는 연결재(46)를 포함할 수 있다.

통풍구 세그먼트(10b)에는 경사재(44)가 결합될 수 있는 인서트 너트(12a)가 위치할 수 있다. 통풍구 세그먼트(10b)가 제1 내지 제3 통풍구 세그먼트(101b, 102b, 103b)을 포함하는 경우에는 외측에 위치하는 제1 및 제3 통풍구 세그먼트(101b, 103b)에 인서트 너트(12a)가 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 설치된다. 그리고 제1 및 제3 세그먼트(101b, 103b)에 보강재(42) 및 경사재(44)가 위치할 수 있다.

보강재(42)와 경사재(44)가 통풍구 세그먼트(10b)의 압축력 및 인장력을 부담하여 아치형 프리캐스트 구조물(100a)을 안정화할 수 있다. 좀더 상세하게는, 보강재(42)는 상부 부분의 압축력을 부담하고, 측면 부분의 인장력을 부담한다.

보강재(42)로는 압축력 및 인장력을 부담하여 통풍구 세그먼트(10b)의 강도를 향상할 수 있으며 아치형으로 형성될 수 있는 다양한 물질, 구조의 보강재가 사용될 수 있다. 일례로, 보강재(42)는 강관, 각관 등을 사용할 수 있다. 경사재(44)로는 보강재(42)와 통풍구 세그먼트(10b)의 인서트 너트(12a)를 연결할 수 있는 볼트(도시하지 않음)를 구비하는 강관, 각관, I형강 등의 형강 등을 사용할 수 있다. 그리고 경사재(44)는 트러스 형식, I형 형식 등으로 설치될 수 있다. 연결재(46)로는 강관, 각관, 형강 등을 사용할 수 있다.

상술한 설명 및 도면에서는 제1 내지 제3 통풍구 세그먼트(101b, 102b, 103b)를 구비하는 것을 예시로 하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 14에 도시한 바와 같이, 두 개의 통풍구 세그먼트(일례로, 제1 및 제2 통풍구 세그먼트(101b, 102b))에 의하여 통풍구(120)가 형성될 수도 있으며, 제1 및 제2 통풍구 세그먼트(101b, 102b)에 연결재(42) 및 경사재(44)가 설치되는 것도 가능하다. 그 외에 다양한 변형이 가능하다.

상술한 구조의 아치형 프리캐스트 구조물(100a)의 시공 방법을 좀더 상세하게 설명한다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법을 설명한 도면들이다. 아래에서는 통풍구 세그먼트(10b)가 제1 및 제2 통풍구 세그먼트(101b, 102b)로 구성된 것을 예로 설명한다. 그리고 이미 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.

도 15에 도시한 바와 같이, 아치형 프리캐스트 구조물(100a)을 구성하는 세그먼트(10a) 및 통풍구 세그먼트(10b)를 형성한다. 각각의 세그먼트(10a) 및 통풍구 세그먼트(10b)에는 스트럿 바(도 9b의 참조부호 20, 이하 동일)를 고정할 수 있는 스트럿 바 고정부(12) 및 프리스트레스 강재(도 9d의 참조부호 18, 이하 동일)를 삽입할 수 있는 장착구(16)를 구비할 수 있다. 그리고 통풍구 세그먼트(10b) 중 제1 및 제2 통풍구 세그먼트(101b, 102b)에는 보강 부재(40)가 설치되는 인서트 너트(12a)가 구비될 수 있다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이, 세그멘트(10a) 및 통풍구 세그먼트(10b)는 눕혀진 상태로 제조될 수 있다.

이어서, 도 16에 도시한 바와 같이, 세그먼트(10a) 및 통풍구 세그먼트(10b) 각각에 스트럿 바(20)를 설치하고, 보강재(42) 및 경사재(44)를 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 통풍구 세그먼트(101b, 102b)에 설치한다. 일례로, 경사재(44)의 볼트를 인서트 너트(12a)에 체결하는 것에 의하여 보강재(42) 및 경사재(44)를 제1 및 제2 통풍구 세그먼트(101b, 102b)에 설치한다.

이어서, 장착구(16) 내부로 프리스트레스 강재(18)을 삽입하고 그라우팅에 의하여 프리스트레스 강재(18)을 고정하여 세그먼트(10a) 및 통풍구 세그먼트(10b)에 프리스트레스를 부여한다. 그리고 세그먼트(10a) 및 통풍구 세그먼트(10b)를 90도로 회전하여 세운 후에 기초 콘크리트(30) 위에 차례로 가설한다. 그리고 보강재(42) 사이에 연결재(46)를 설치할 수 있다. 그 후에, 스트럿 바(20)를 제거하는 것에 의하여, 도 14에 도시한 바와 같은 아치형 프리캐스트 구조물(100a)을 시공한다. 이에 대해서는 상술한 부분에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.

이와 같은 시공 방법에 의하면, 보강 부재(40)에 의하여 통풍구 세그먼트(10b)를 보강하여 단면 손실이 있는 경우에도 아치형 프리캐스트 구조물(100a)을 안정적으로 시공할 수 있다.

상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 100a: 아치형 프리캐스트 구조물
10, 10a: 세그먼트
10b: 통풍구 세그먼트
20: 스트럿 바
40: 보강 부재
42: 보강재
44: 경사재
46: 연결재

Claims

아치형 프리캐스트 구조물의 세그먼트를 눕힌 상태로 제조하는 공정과, 상기 세그먼트의 양단을 연결하도록 스트럿 바를 설치하는 공정과, 상기 세그먼트를 세워 기초 콘크리트에 설치하는 공정 및 상기 스트럿 바를 제거하는 공정을 포함하는 통상의 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법에 있어서,
상기 스트럿 바는 길이 조절 부재를 구비하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 세그먼트의 양단에 상기 스트럿 바를 설치하기 위한 스트럿바 고정부가 형성되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
삭제
제1항에 있어서,
힌지 부재에 의하여 일단이 상기 스트럿 바에 회전 가능하게 설치되는 추가의 스트럿 바를 더 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 세그먼트가 장착구를 구비하고,
상기 스트럿 바를 설치하는 공정과 상기 세그먼트를 상기 기초 콘크리트에 설치하는 공정 사이에, 상기 장착구에 프리스트레스 강재를 삽입한 후에 그라우팅하여 프리스트레스를 부여하는 공정을 더 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 스트럿 바는 강관, 각관, 또는 형강으로 구성되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 세그먼트는 복수 개수로 분할된 복수의 부분을 결합하여 형성되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제7항에 있어서,
상기 복수의 부분은 결합 부재에 의하여 결합되거나, 프리스트레스 강재에 의하여 결합되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
아치형 프리캐스트 구조물의 통풍구 세그먼트를 눕힌 상태로 제조하는 공정;
상기 통풍구 세그먼트의 양단을 연결하도록 스트럿 바를 설치하는 공정;
상기 통풍구 세그먼트에 보강 부재를 설치하는 공정;
상기 통풍구 세그먼트를 세워 기초 콘크리트에 설치하는 공정; 및
상기 스트럿 바를 제거하는 공정
을 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 보강 부재는, 상기 통풍구 세그먼트의 원주 방향을 따라 형성되는 보강재와, 상기 보강재와 상기 통풍구 세그먼트를 연결하는 경사재를 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제10항에 있어서,
상기 통풍구 세그먼트는 복수 개로 구비되고,
상기 보강 부재는 상기 복수 개의 통풍구 세그먼트에 설치된 상기 복수의 보강재 사이를 연결하는 연결재를 더 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제10항에 있어서,
상기 경사재는 트러스형 또는 I형으로 설치되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 세그먼트의 양단에 상기 스트럿 바를 설치하기 위한 스트럿바 고정부가 형성되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 스트럿 바는 길이 조절 부재를 구비하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
힌지 부재에 의하여 일단이 상기 스트럿 바에 회전 가능하게 설치되는 추가의 스트럿 바를 더 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 통풍구 세그먼트가 장착구를 구비하고,
상기 스트럿 바를 설치하는 공정과 상기 통풍구 세그먼트를 상기 기초 콘크리트에 설치하는 공정 사이에, 상기 장착구에 프리스트레스 강재를 삽입한 후에 그라우팅하여 프리스트레스를 부여하는 공정을 더 포함하는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 스트럿 바는 강관, 각관, 또는 형강으로 구성되는 아치형 프리캐스트 구조물의 시공 방법.