KR101405776B1 - 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것이며, 본 발명의 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법은 교량에 이용되는 교량용 빔 구조물에 있어서, 판형상의 상체, 상기 상체의 하면에 길이방향을 따라 연장되며 외면에는 외측으로 돌출되는 방향으로 폭이 좁아지는 전단키가 형성된 하체를 구비하는 중간 빔, 상기 하체를 양측으로 감싸면서 접촉하도록 한 쌍으로 마련되며, 상기 전단키와 대응되도록 결함홈이 형성된 결합 빔, 상기 전단키의 외면에 마련되며, 상기 중간 빔과 상기 결합 빔의 결합시 상기 중간 빔과 상기 결합 빔의 접촉면 사이에 마찰력을 발생시키는 유연 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 중간 빔 및 결합 빔들이 프리캐스트를 통해 제조됨으로써 종래의 거푸집을 이용하는 방식에 비해 시공 편의성 및 시공 속도를 향상시킬 수 있고, 각각의 중간 빔 및 결합 빔마다 동일한 품질을 갖는 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법이 제공된다.

Description

교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법{BEAM STRUCTURE FOR BRIDGE AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전단키를 구비한 빔 구조물을 통해 교량을 용이하게 제작하고 교량의 제작 기간을 감축할 수 있는 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물이 포함되는 대부분의 토목공사에서 콘크리트 구조물을 소정의 형태 및 치수로 만들기 위하여 일시 설치하는 거푸집을 사용하여 거푸집이 형성되는 공간 내부에 콘크리트를 타설하고, 소정 시간 동안 경화시키게 된다.

그 중에서도 교량을 제조하는 경우, 교각이 먼저 완성된 상태에서 교각 상부에 교량 상판을 위한 거푸집을 설치, 타설, 해제하는 것을 반복하여 교량 상판을 연속적으로 축조하게 된다.

하지만, 이러한 거푸집을 이용하는 시공법은 거푸집에 타설된 콘크리트가 양생 되기까지 많은 시간이 소요되며 날씨와 기상의 영향을 받아 공사기간이 지연된다는 문제점이 발생한다.

또한, 제작 및 양생 기간이 길어짐에 따라 콘크리트 구조물의 고른 질을 기대할 수 없는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프리캐스트에 의해 이미 제조된 빔 구조물을 이용하여 시공을 용이하게 하고, 시공 속도를 향상시킬 수 있는 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 교량에 이용되는 교량용 빔 구조물에 있어서,

판형상의 상체, 상기 상체의 하면에 길이방향을 따라 연장되며 외면에는 외측으로 돌출되는 방향으로 폭이 좁아지는 전단키가 형성된 하체를 구비하는 중간 빔, 상기 하체를 양측으로 감싸면서 접촉하도록 한 쌍으로 마련되며, 상기 전단키와 대응되도록 결함홈이 형성된 결합 빔, 상기 전단키의 외면에 마련되며, 상기 중간 빔과 상기 결합 빔의 결합시 상기 중간 빔과 상기 결합 빔의 접촉면 사이에 마찰력을 발생시키는 유연 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 빔 구조물에 의해 달성된다.

여기서, 상기 중간 빔 및 상기 결합 빔은 프리캐스트에 의하여 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 중간 빔 및 결합 빔을 프리캐스트에 의하여 제조하는 프리캐스트 단계, 상기 중간 빔의 전단키에 유연 패드를 결합하는 패드 결합 단계, 상기 중간 빔 및 결합 빔을 공사 현장으로 운반하는 운반 단계, 상기 중간 빔의 외면을 따라 길이방향으로 상기 결합 빔을 결합하여 교량용 빔 구조물을 제작하는 제작 단계, 상기 교량용 빔 구조물을 복수개 마련하며, 폭방향을 따라 이웃하게 설치하여 교량을 제작하는 교량 제조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 빔 구조물을 이용한 교량의 시공방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 판 형상의 상판이 중간 빔의 양측에 결합된 결합 빔의 단부의 부 모멘트를 지지할 수 있고, 유연 패드를 이용한 마찰력에 의해 부모멘트 저향력을 향상시켜 빔 구조물의 결합력을 향상시킬 수 있는 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법이 제공된다.

또한, 중간 빔 및 결합 빔들이 프리캐스트를 통해 제조됨으로써 종래의 거푸집을 이용하는 방식에 비해 시공 편의성 및 시공 속도를 향상시킬 수 있고, 각각의 중간 빔 및 결합 빔마다 동일한 품질을 갖는 것을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교량용 빔 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 교량용 빔 구조물을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 교량용 빔 구조물을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1의 교량용 빔 구조물들이 폭방향으로 이웃하게 결합된 모습을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 5는 도 1의 교량용 빔 구조물을 이용한 교량의 시공방법을 개략적으로 도시한 순서도이고,
도 6은 도 5의 교량의 시공방법에서 빔 구조물 제작 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교량용 빔 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 교량용 빔 구조물을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 교량용 빔 구조물을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교량용 빔 구조물(100)은 프리캐스트로 제작된 빔들을 이용하여 용이하게 교량을 시공하고 교량의 시공 기간을 단축시킬 수 있는 발명으로서 중간 빔(110)과 결합 빔(120)과 유연 패드(130)를 포함한다.

이하에서 언급되는 교량의 부모멘트에 대해 먼저 설명하면, 부모멘트는 부재가 외력을 받을시 부재의 상면이 인장되는 방향의 모멘트이다. 교량을 통과하는 차량 등에 의해 교량에 하중이 가해지면 교량의 교각을 중심으로 부모멘트가 발생되어 교량에 손상을 초래하고, 교량의 안전에 막대한 영향을 미치게 된다.

상기 중간 빔(110)은 교량에서 교각에 대응하는 위치에 위치하며 중간 빔(110)의 양측에 결합되는 결합 빔(120)이 하중을 받아 부모멘트를 받을시 이를 지지하는 역할을 하게 되며, 상체(111)와 하체(112)를 포함한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 상체(111)는 판 형상으로 구비되며, 후술할 하체(112)에 비하여 폭이 넓게 형성된다. 하체(112)가 측면에서 결합 빔(120)과 접촉하는 것과는 달리 상체(111)의 하면이 결합 빔(120)과 접촉하게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 교량용 빔 구조물(100)을 교량의 빔이나 거더의 역할을 수행할 수 있으며 결합 빔(120)에 하중이 부가되는 경우 중간 빔(110)과 결합하는 결합 빔(120)의 단부가 상측으로 휘어지도록 부모멘트가 발생하는데, 상체(111)의 하면이 결합 빔(120)과 접촉하게 됨으로써 결합 빔(120)의 부모멘트를 지지하여 결합 빔(120)의 휘어짐을 방지할 수 있게 된다.

상기 하체(112)는 상체(111)의 하면에 길이방향을 따라 연장되도록 형성되며, 하체(112)의 외면에 길이방향을 따라 전단키(113)가 형성되어 있다. 하체(112)의 좌우측면에 한 쌍의 결합 빔(120)이 결합하며 전단키(113)가 후술할 결합홈(121)에 삽입되어 철근 이음없이 연결함으로써 시공이 용이하게 된다.

상기 전단키(113)는 하체의 좌우측면에 대칭되도록 형성되며, 돌출되는 방향을 따라 폭이 좁아지도록 마련된다. 본 발명의 일실시예(100)에서는 전단키(113)의 횡단면이 사다리꼴 형상이 되도록 마련되었으나 이에 제한되는 것은 아니다.

전단키(113)는 결합 빔(120)의 결합홈(121)에 삽입되어 철근 이음 없이도 중간 빔(110)과 결합 빔(120)이 결합하도록 안내하며, 전단키(113)는 주지한 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한편, 전단키(113)에는 후술할 유연 패드(130)가 결합되어, 중간 빔(110)과 결합 빔(120)의 결합시, 전단키(113)와 결합홈(121) 사이에 위치하여 마찰력을 발생시켜 부모멘트 저항력을 향상시키게 된다. 이의 자세한 내용은 후술한다.

상기 중간 빔(110)은 상체(111)와 하체(112)로 나누어 설명하였으나, 이는 프리캐스트 공법에 의하여 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 프리캐스트 공법이란 콘크리트 부재를 공장에서 미리 성형하여 제작하는 방식으로, 현장에서는 성형된 프리캐스트 콘크리트 부재를 조립하여 구조물을 제작하면 되므로, 시공의 편의성이 향상되고 시공 기간이 단축될 수 있는 장점이 있다.

상기 결합 빔(120)은 중간 빔(110)의 좌우측면에 결합하는 부재이다. 결합 빔(120)에는 전단키(113)가 삽입되는 결합홈(121)이 형성되어 있다. 결합홈(121)에 전단키(113)가 삽입됨으로써 철근 이음 없이도 결합 빔(120)과 중간 빔(110)이 결합할 수 있게 된다.

또한, 삽입홈(122) 없이 중간 빔(110)과 결합하여도 결합 빔(120)의 휨을 방지할 수 있으나, 교량형 빔 구조물(100) 상면의 평탄화를 위하여 콘크리트 등을 양생하는 추가적인 작업이 요구될 수 있으므로, 결합 빔(120)은 중간 빔(110)의 상체(111) 부분이 삽입되도록 삽입홈(122)이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 시공의 편의성이 향상되고 시공 기간이 단축될 수 있도록 결합 빔(120)도 프리캐스트 공법을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 유연 패드(130)는 전단키(113)의 외면에 마련되어, 중간 빔(110)과 결합 빔(120)이 결합되는 경우 전단키(113)와 결합홈(121) 사이에서 마찰력을 형성하여 중간빔(110)이 설치되는 위치에서 최대값을 갖게 되는 부모멘트에 대한 저항력을 향상시킨다.

본 발명의 일실시예(100)에 따르면 유연 패드(130)는 고무로 형성되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 고무와 유사한 탄성력을 갖는 합성 수지도 사용될 수 있다.

도 4는 도 1의 교량용 빔 구조물들이 폭방향으로 이웃하게 결합된 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 4를 참조하면 교량용 빔 구조물(100)을 복수개 마련하여 폭방향을 따라 이웃하게 설치하여 그 자체로 교량의 역할을 수행하거나 교각 상부에 설치되어 교량의 역할을 수행할 수 있다.

빔 구조물(100)을 이웃하도록 설치할 시, 결합 빔(120)과 결합 빔(120)이 접촉하게 되는데 이들의 결합력을 향상시키기 위해 요철부와 요홈부가 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

지금부터는 상술한 교량용 빔 구조물 및 이를 이용한 교량의 시공방법의 일실시예에 따른 교량의 시공방법(S100)에 대하여 설명한다.

도 5는 도 1의 교량용 빔 구조물을 이용한 교량의 시공방법을 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 6은 도 5의 교량의 시공방법에서 빔 구조물 제작 단계를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교량용 빔 구조물(100)을 이용한 교량의 시공방법(S100)은 거푸집을 이용하는 종래의 방법과는 달리 프리캐스트 방식을 채택하여 시공의 편의성을 도모하고 시공 기간을 단축할 수 있게 되며, 프리캐스트 단계(S110)와 패드 결합 단계(S120)와 운반 단계(S130)와 빔 구조물 제작 단계(S140)와 교량 제작 단계(S150)을 포함한다.

상기 프리캐스트 단계(S110)는 중간 빔(110) 및 결합 빔(110)을 프리캐스트방식에 의하여 제조하는 단계이다. 프리캐스트 방식에 의하여 중간 빔(110) 및 결합 빔(120)을 제조하게 됨으로써, 동일한 규격의 빔을 빠른 기간 내에 다량 생산할 수 있게 되어 기존의 현장 타설을 통해 거더나 빔을 제작하는 방식보다 제작 속도가 향상되고 각각의 빔의 동일한 품질을 기대할 수 있게 된다.

상기 패드 결합 단계(S120)는 중간 빔(110)의 전단키(113)의 외면에 유연 패드(130)를 결합하는 단계이다. 전단키(113) 외면에 유연 패드(130)를 결합하게 됨으로써 전단키(113)와 결합홈(121) 사이에서 마찰력을 발생하여 중간 빔(110)과 결합 빔(120)의 결합 부위에서 최대가 되는 부모멘트에 대한 저항력을 향상시키게 된다.

상기 운반 단계(S130)는 중간 빔(110) 및 결합 빔(120)을 공사 현장으로 운반하는 단계이다. 중간 빔(110)과 결합 빔(120)을 결합하여 교량용 빔 구조물(100)의 형태로 운반할 수도 있으나, 이로 인해 운반 비용이 증가 될 수 있으므로 별개로 운반하는 것이 바람직하다.

상기 빔 구조물 제작 단계(S140)는 현장으로 운반된 중간 빔(110) 및 결합 빔(120)을 결합하는 단계이다. 도 6을 참조하면, 한 쌍의 결합 빔(120)을 중간 빔(110)이 삽입될 일정 공간이 확보되도록 이격하여 배치한 후, 교량용 빔 구조물(100)의 정면에서 중간 빔(110)을 결합 빔(120) 사이로 밀어 넣어 조립한다. 다만, 이러한 조립 방식에 제한되는 것은 아니며 중간 빔(110)과 결합 빔(120)을 결합하는 어떠한 방식도 사용자의 의도에 따라 선택될 수 있다.

상기 교량 제작 단계(S150)는 교량용 빔 구조물(100)을 복수개 마련하고 폭방향을 따라 이웃하게 결합하여 교량을 제작하는 단계이다. 교량용 빔 구조물(100)이 교량에서 빔이나 거더의 역할을 수행할 수 있으며, 교각 상부에서 교량용 빔 구조물(100)이 복수개 결합되어 교량이 형성된다.

한편, 이러한 교량용 빔 구조물(100)이 교각 위에 설치되는 경우 교각 사이에 결합 빔(120)을 복수개 배치한 후 교각 상부에 배치된 결합 빔(120)의 사이에 중간 빔(110)을 삽입하여 조립할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 지상에서 교량용 빔 구조물(100)을 결합하여 교각 상부로 운반할 수도 있다.

상술한 교량 시공방법에 따라 중간 빔(110) 및 결합 빔(120)을 프리캐스트 방식에 의하여 제조하여 각각의 빔마다 동일한 품질을 기대할 수 있으며, 현장에서 거푸집을 이용하여 콘크리트를 현장 타설함으로써 콘크리트의 양생 시간을 기다릴 필요없이 중간 빔(110)과 결합 빔(120)을 조립하면 교량을 제작을 완성할 수 있으므로 교량 시공의 편의성이 향상되고 시공 기간도 감축될 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 교량용 빔 구조물 110: 중간 빔
120: 결합 빔 130: 유연 패드
S100: 교량용 빔 구조물을 이용한 교량의 시공방법

Claims (3)

1. 교량에 이용되는 교량용 빔 구조물에 있어서,
   판형상의 상체, 상기 상체의 하면에 길이방향을 따라 연장되며 외면에는 외측으로 돌출되는 방향으로 폭이 좁아지는 전단키가 형성된 하체를 구비하는 중간 빔;
   상기 하체를 양측으로 감싸면서 접촉하도록 한 쌍으로 마련되며, 상기 전단키와 대응되도록 결함홈이 형성된 결합 빔;
   상기 전단키의 외면에 마련되며, 상기 중간 빔과 상기 결합 빔의 결합시 상기 중간 빔과 상기 결합 빔의 접촉면 사이에 마찰력을 발생시키는 유연 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 빔 구조물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 중간 빔 및 상기 결합 빔은 프리캐스트에 의하여 제작되는 것을 특징으로 하는 교량용 빔 구조물.
3. 중간 빔 및 결합 빔을 프리캐스트에 의하여 제조하는 프리캐스트 단계;
   상기 중간 빔의 전단키에 유연 패드를 결합하는 패드 결합 단계;
   상기 중간 빔 및 결합 빔을 공사 현장으로 운반하는 운반 단계;
   상기 중간 빔의 외면을 따라 길이방향으로 상기 결합 빔을 결합하여 교량용 빔 구조물을 제작하는 빔 구조물 제작 단계;
   상기 교량용 빔 구조물을 복수개 마련하며, 폭방향을 따라 이웃하게 설치하여 교량을 제작하는 교량 제작 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 빔 구조물을 이용한 교량의 시공방법.
   
   
   
   

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