KR101439400B1 - A hinged base structure of arch-shaped composite structure with the precast concrete pannel and the steel frame using the open trench tunnel and method for constructing arch-shaped open trench tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복개아치 구조물의 기초에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아치부와 기초부를 힌지식으로 연결하여 지점부에서 휨 모멘트가 발생되지 않도록 하여 구조적 안정성을 확보함으로써 아치부의 단면을 축소하고 그에 따른 부속 자재들을 단순화함과 아울러 수량을 줄일 수 있는 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물 및 이를 이용한 복개아치 합성구조물 시공 공법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a foundation for an arch-like arch structure, and more particularly, to a structure in which the arch portion is hingedly connected to the arch portion so as to prevent a bending moment from being generated at the point portion, The present invention relates to a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame, which can simplify materials and reduce the number of products, and a construction method of a composite arch structure using the same.
도로 철도 등의 수송망이 나날이 발달되는 추세 하에서 도로변과 철도변의 자연환경보존도 중요한 이슈로 부각되고 있다.The preservation of the natural environment of the roadside and the railroad is becoming an important issue under the trend of development of road network such as road railroad.
이러한 환경보존차원에서 산을 지나도록 설계된 도로나 철도는 터널공법으로 건설되고 있다.In order to preserve the environment, roads and railways designed to pass through mountains are being constructed by tunnel method.
터널은 도시의 지하철 등 지하수의 영향을 많이 받는 도시터널과 지방의 고속도로와 같이 지하수를 비교적 적게 받는 산악터널로 구분된다. 산악터널을 시공할 경우에는 무엇보다도 환경보존에 큰 노력을 기울여야 한다.Tunnels are divided into urban tunnels, which are highly influenced by groundwater, such as subway in cities, and mountain tunnels, which receive relatively little groundwater such as local highways. When constructing mountain tunnels, it is necessary to make a great effort to preserve the environment.
대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 O.T.M.)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착(開鑿)하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine) 등을 사용하여 비개착(非開鑿)으로 하여 터널을 형성한 다음 형성된 터널 안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method ; 이하 T.B.M.)이 있다. 그 외에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다. 이러한 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)과 터널 보링 공법(T.B.M.)방법 중에서 대표적으로 쓰이는 공법은 쉴드 터널 보링 공법(T.B.M.)이나 NATM터널 공법 등이 있다.Typical methods of constructing tunnel structures include constructing a tunnel structure by fully opening a tunnel construction site such as an underpass or a tunnel and then constructing an open trench construction (Open Trench Method: hereinafter referred to as " OTM ") and a place where a construction site is to be constructed, a tunnel is formed by using a shield tunneling machine or the like to form a tunnel, There is a tunnel boring method (TBM) for constructing a tunnel structure. In addition, there is a pipe roof method in which a tunnel is constructed under a road or a railway rail, and a pipe structure is used to construct an underground structure under a state that the upper soil layer is supported by a pipe. Among the open trench method (O.T.M.) and tunnel boring method (T.B.M.) method, shield tunnel boring method (T.B.M.) and NATM tunnel method are typical methods.
이 쉴드 터널 보링 공법이나 NATM터널 공법은 주로 도시지역 및 토층이 암반층으로 이루어진 곳에서 많이 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.This shield tunnel boring method or the NATM tunnel method is mainly used in the urban area and the ground layer composed of the rock layer. In the course of constructing the tunnel, the ground tunnel structure (roads and buildings) and the underground construction structures (sewage pipes and gas pipes ) And the tunnel traffic can be constructed with minimal impact on the ground traffic flow.
종래 개착식 터널은 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)으로서 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 방법, 현장 콘크리트 타설 방법, 주름이 있는 강재인 파형강판을 이용한 방법 등이 있다. 개착식 터널은 터널 상부에 토층 높이가 작거나 토층의 상태가 연약하여 비개착식 터널의 구조적 안전성을 확보하지 못하는 경우에 주로 사용된다.Conventional open type tunnels include open trench method (O.T.M.), method using precast concrete block, method of casting on-site concrete, method using corrugated steel sheet which is wrinkled steel. An open type tunnel is mainly used when the height of the soil layer is small at the upper part of the tunnel or the condition of the soil layer is weak so that the structural safety of the non-opening type tunnel can not be secured.
이와 같은 개착식 터널은 방수, 차수, 터널 위 성토의 하중 등을 감안하여 설계 시공되어야 하는데, 종래 개착식 터널은 대개 구조적으로 취약하기 때문에 대단면 터널을 적용하기에는 붕괴위험이 따르고, 현장 타설된 콘크리트의 양생기간이 오래 걸리기 때문에 공사기간이 길어지는 단점이 있으며, 파형강판은 강판의 구조역학적 강성이 작아서 3차선이상의 폭이 넓은 개착식 터널에는 시공이 곤란하다. 그리고, 콘크리트 구조와 파형강판의 역학적 특성상 종래의 터널은 도로의 가운데 기둥을 시공하지 않을 경우에는 2-3차선 이하의 폭만 시공할 수 있고, 도로의 가운데 기둥을 시공할 경우에도 4차선 이상의 폭을 시공할 수 없다. 이때, 도로의 가운데 기둥이 시공되면 터널을 주행 중인 차량의 충돌 가능성이 높고, 동절기 기둥에서 누수가 발생되어 고드름이 생기는 등 차량의 안전운행에 지장을 주는 경우가 많다.This type of tunnels should be designed in consideration of waterproofing, order, and load of the tunnel over the earth. Conventionally, since the tunnels are structurally weak, there is a danger of collapse to apply the large tunnel, And the construction period is prolonged. Since the corrugated steel sheet has a small structural stiffness, it is difficult to construct the corrugated tunnel having a wide width over three lanes. Conventional tunnels can be constructed to have a width of less than 2 or 3 lanes when the middle pillar of the road is not constructed due to the mechanical characteristics of the concrete structure and the corrugated steel plate. Even when the middle pillar of the road is constructed, I can not construct. In this case, when the middle pillar of the road is constructed, there is a high possibility of collision of the vehicle traveling in the tunnel, and leakage of ice from the pillar in the winter causes icicles, which often hinders the safe operation of the vehicle.
앞서 설명한 바와 같이, 도로의 중앙에 기둥을 시공하지 않을 경우에는 2차선 이상이 무리이므로 왕복 4차선에서 8차선이 대부분인 국도나 고속도로의 대절토부 공사에서 부득이하게 높이 20m에서 40m의 사면이 발생되는 문제점도 있다.As described above, when the pillar is not installed at the center of the road, the slope of 20 m to 40 m is inevitably generated at the highway toll construction of the national highway and the highway, There is also.
또한, 기존 도로를 복개하는 경우에는 터널시공 중 별도의 우회도로를 만들지 않는 한 교통 통제 기간이 약 1개월에서 12개월 정도 필요하므로 우회도로의 시공을 위한 비용손실, 교통통제에 따른 비용손실 및 불편함이 있다.In addition, in the case of clipping existing roads, since the traffic control period is required for about 1 month to 12 months unless a separate detour road is made during tunnel construction, cost loss for construction of detour road, cost loss due to traffic control, There is.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 발명되어 특허받은 특허 제10-0546432호(프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치합성구조물 및 그 시공방법)이 있다.In order to solve such a problem, Patent No. 10-0546432 (a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame and a construction method thereof) invented and patented by the present applicant is available.
특허문헌 1은 강재 프레임과 프리캐스트 콘크리트의 구조역학적 합성작용에 의해 구조의 안정성을 확보하면서 현장 타설에 의한 시공을 최소화하여 공사 기간을 단축할 수 있으며, 종래에 없는 폭이 넓은 대단면 개착 터널이 가능하도록 한 것으로, 도 1에서 보이는 바와 같이, 다수의 주형과 가로보에 의해 격자 형태로 이루어지며 아치형의 형태를 갖는 강재 프레임(1)과; 내부에 다수의 철근이 격자 형태로 삽입되며 프레임(1)의 상면에 프레임(1)의 형태를 따라 연속되도록 설치되는 다수의 프리캐스트 콘크리트 판넬(2)과; 상기 프리캐스트 콘크리트 판넬들의 사이에 타설되는 콘크리트 연결부와; 그리고, 지면에 일정 간격을 두고 각각 형성되며 상기 프레임의 좌우 양측이 각각 고정되는 기초 콘크리트 블록(3)을 포함하고, 상기 프리캐스트 콘크리트 판넬과 간섭되지 않으면서 상기 콘크리트 연결부와 대응되는 상기 주형의 상면에 돌출 형성되어 상기 콘크리트 연결부의 타설에 의해 고정되는 하나 이상의 스터드를 포함하여 구성되며, 강재를 재질로 하는 프레임과 프리캐스트 콘크리트 판넬들의 구조역학적 합성작용을 통해 터널이 시공되어 터널 내부에 기둥을 시공하지 않아도 도로의 폭을 4차선, 8차선,10차선 이상까지 복개가 가능하므로 국내 산악지 공사의 대절토부를 현저하게 감소시킬 수 있는 등의 효과가 있다.
그러나, 특허문헌 1의 기초부는 다음과 같은 구조이다.However, the base of
기초 콘크리트 블록(3)에는 다수의 앵커(예컨대, 철근 앵커)(4)가 기초 콘크리트 블록(3)의 성형시 매립(예컨대 사각형태로 매립될 수 있음)되며, 프레임(1)의 양측 단부에는 앵커(4)가 관통되며 기초 콘크리트 블록(3)에 면접촉되는 고정플레이트(5)가 용접 결합되고, 고정플레이트(5)에 관통된 앵커(4)에 너트(6)가 체결되어 기초부가 시공된다.A plurality of anchors (for example, a reinforcing bar anchor) 4 are embedded in the
이와 같은 구조의 기초부에 따르면, 상기 기초부와 상부의 아치부[강재 프레임(1), 프리캐스트 콘크리트 판넬(2)에 의한 구조물]가 일체식 거동하는 하는 구조이기 때문에 구조적으로 지점 상부에 연결된 아치부와 지점 하부인 기초부에 휨모멘트가 발생하게 되고, 이러한 휨모멘트에 대응하기 위하여 프레임(1)의 단면이 커짐과 아울러 프레임의 수량이 많아질 수밖에 없으며 그리고 프레임(1)의 단면이 아치 중앙부에서 지점부까지 변하게 되어 제조와 시공성이 떨어짐과 더불어 비경제적인 단점이 있다.
According to the basic structure of this structure, since the foundation portion and the upper arch portion (the structure made of the
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아치부와 기초부를 힌지식으로 연결하여 지점부에서 휨 모멘트가 발생되지 않도록 하여 구조적 안정성을 확보함으로써 아치부의 단면을 축소하고 그에 따른 부속 자재들을 단순화함과 아울러 수량을 줄일 수 있는 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물 및 이를 이용한 복개아치 합성구조물 시공 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a hinge structure for connecting an arch portion and a base portion in a hinged manner to prevent a bending moment from being generated in a fulcrum portion, The present invention aims at providing a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame which can reduce the quantity of the composite structure and simplify the construction of the composite structure.
본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물은, 복개아치 합성구조물의 폭방향 양측에 각각 도로의 진행 방향을 따라 시공되며, 강재의 프레임과 상기 프레임에 설치되는 프리캐스트 콘크리트 판넬로 이루어진 아치부의 양측이 각각 지지되는 것으로, 콘크리트 기초블록과; 상기 콘크리트 기초블록에 도로의 진행 방향을 따라 각각 홈 형태이면서 교대로 반복하여 형성되어 상기 아치부의 프레임이 힌지 연결되는 힌지 연결부 및 상기 아치부의 프리캐스트 콘크리트 판넬이 삽입 고정되는 판넬 고정부와; 상기 힌지 연결부에 고정 및 상기 아치부의 프레임의 단부에 형성된 고정플레이트에 체결되는 앙카바 셋트와; 상기 힌지 연결부 안에 채워져 상기 앙카바 셋트를 고정함으로써 상기 아치부의 힌지 거동이 가능하도록 하는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The hinged foundation structure of the composite arch structure using the precast concrete panel and the steel frame according to the present invention is constructed in such a manner that the hinged foundation structure is installed along the road direction on both sides in the width direction of the composite arch structure, A concrete foundation block and a concrete foundation block, both sides of an arch part made of a precast concrete panel installed are respectively supported. A hinge connection part formed by alternately repeating grooves in the concrete foundation block along the traveling direction of the road and hinged to the frame of the arch part and a panel fixing part for fixing the precast concrete panel of the arch part to be inserted and fixed; An anchor bar set fixed to the hinge connection part and fastened to a fixing plate formed at an end of the frame of the arch part; And a filling material filled in the hinge connection part to fix the anchor bar set to enable hinge movement of the arch part.
본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물을 이용한 복개아치 합성구조물 시공 공법은, 복개아치 합성구조물의 양측에 맞춰 힌지식 기초구조물을 시공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 시공된 힌지식 기초구조물 사이에 상기 복개아치 합성구조물의 프레임을 설치하고, 상기 프레임에 프리캐스트 콘크리트 판넬을 설치하는 제2단계를 포함하고, 상기 제1단계는 콘크리트 타설에 의해 콘크리트 기초블록을 시공하되 상기 콘크리트 기초블록에 홈 형태의 힌지 연결부와 판넬 고정부가 교대로 반복하여 형성되도록 상기 콘크리트 기초블록을 시공하는 제1-1단계, 상기 제1-1단계를 통해 형성된 힌지 연결부에 앙카바 셋트를 설치 및 상기 힌지 연결부에 채움재를 채워 상기 앙카바 셋트를 고정하는 제1-2단계로 이루어지며, 상기 제2단계는 상기 제1-2단계를 통해 시공된 앙카바 셋트에 상기 아치부의 프레임의 단부에 형성된 고정플레이트를 접합 및 고정하여 아치형의 골격을 시공하는 제2-1단계, 상기 제2-1단계를 통해 시공된 아치형의 골격에 상기 프리캐스트 콘크리트 판넬을 설치 및 상기 프리캐스트 콘크리트 판넬의 단부를 상기 기초블록에 형성된 판넬 고정부에 삽입하여 설치하는 제2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method for constructing the composite arch structure using the hinged foundation structure of the composite arch structure using the precast concrete panel and the steel frame according to the present invention is characterized in that a first step of constructing a hinged foundation structure on both sides of the composite arch structure Wow; And a second step of installing a frame of the composite arch structure between the hinged foundation structures constructed through the first step and installing a precast concrete panel on the frame, A step 1-1 of constructing the concrete base block so that the concave base block is formed by alternately repeating forming the groove-like hinge connection portion and the panel fixing portion in the concrete foundation block, And an anchor bar set in a connection portion and filling the hinge connection portion with a filler material to fix the anchor bar set, and the second step includes a step of attaching the anchor bar set to the anchor bar set A step 2-1 of attaching and fixing a fixing plate formed at an end of the frame of the arch part to construct an arched frame, The installation and the pre-cast concrete panels to the framework of the arcuate characterized in that it includes a first step 2-2 of the installation by inserting the end of the pre-cast concrete panels to the panel fixing portion formed in the base block.
본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물 및 이를 이용한 복개아치 합성구조물 시공 공법에 의하면, 아치부와 기초부의 지점부가 힌지식으로 구성되어 지점 상부의 복개 아치 합성 구조물에 휨모멘트가 작용되지 않거나 그 크기가 대폭으로 축소되어 아치 구조물의 강재 프레임의 단면을 감소할 수 있고 기초 하부에 파일이 적용된 경우 파일의 수량을 줄일 수 있으므로 자재 비용을 대폭으로 절감하고 공기를 단축할 수 있다.According to the hinge foundation structure of the composite arch structure using the precast concrete panel and the steel frame according to the present invention and the construction method of the composite arch structure using the same, the branch portions of the arch portion and the foundation portion are hinged, If the bending moment is not applied to the arch composite structure, or its size is greatly reduced, the section of the steel frame of the arch structure can be reduced, and the file can be applied to the lower portion of the foundation, the number of files can be reduced, Air can be shortened.
그리고, 아치 구조물의 강재 프레임의 단면이 종래 고정단 구조 형식에서는 변하는 단면이 나타나지만, 본 발명에 의한 힌지 구조 형식에서는 변하지 않는 단면이 가능해지기 때문에 강재의 제작시 시공성과 품질성, 경제성 등을 확보할 수 있다.
In addition, although the section of the steel frame of the arch structure changes in the conventional fixed-end structure type, the sectional shape of the hinge structure according to the present invention is not changed, so that the workability, quality, and economy of the steel material are secured .
도 1은 종래 기술에 의한 복개아치 합성구조물의 기초부를 보인 도면.
도 2는 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물을 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물의 요부 발췌 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물에 적용된 힌지틀과 앙카바 셋트의 분리 상태 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물에 적용된 힌지틀의 분리 상태 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물의 시공 공정도.
도 7은 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물을 갖는 복개아치 합성구조물의 시공 공정도.
도 8은 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물에 적용된 힌지 연결부와 판넬 고정부의 다른 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물의 시공 상태를 도시한 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a base part of a composite arch structure according to the prior art; Fig.
2 is a view showing a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a main part of a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention. FIG.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a hinge frame and an anchor bar, which are applied to a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a hinged frame applied to a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention. FIG.
6 is a view showing a construction process of a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention.
7 is a view showing a construction process of a composite arch structure having a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention.
8 is a view showing another example of a hinge connection part and a panel fixing part applied to a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention.
9 is a perspective view showing a construction state of a hinged foundation structure of a composite arch structure using a precast concrete panel and a steel frame according to the present invention.
도 2와 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물(100)은, 콘크리트 기초블록(10)(이하 "기초블록"이라 약칭함), 기초블록(10)에 설치되며 힌지부를 구성하는 다수(아치부의 프레임이 연결되는 것이므로 프레임의 수량과 동일하게 구성됨)의 힌지틀(20), 힌지틀(20) 안에 채워지는 채움재(30), 힌지틀(20) 안에 삽입되어 채움재(30)에 고정됨과 아울러 아치부(200)의 프레임(210)과 체결되는 앙카바 셋트(40)로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the hinged
기초블록(10)은 상기 아치부의 폭방향 양측 단부가 각각 힌지식으로 연결되도록 하며 아치부(200)를 지지하는 구조물이며, 현장 타설(물론 프리캐스트도 가능하지만 제작과 운반 등의 취급이 어려울 것이므로 현장 타설이 바람직하다)에 의해 시공된다. 즉, 기초블록(10)은 거푸집을 기초블록(10)의 형태에 맞춰 설치하고 이 거푸집 안에 콘크리트를 타설 양생함으로써 시공되며, 이때, 힌지틀(20)이 거푸집의 기능을 겸하는 경우 힌지틀(20)이 설치되는 부분은 별도의 거푸집이 사용되지 아니한다.The
도 2 내지 도 4, 도 9에 도시된 바와 같이, 힌지틀(20)은 채움재(30)에 의한 힌지부를 형성하기 위한 박스 형태로서 스틸(steel) 등을 재질로 하며 아치부(200)의 프레임(210)이 힌지 연결되도록 하는 홈 형태의 힌지 연결박스(21) 및 프리캐스트 콘크리트 판넬(220)(이하 "판넬"이라 약칭함)이 삽입[판넬(220)의 단부에 형성된 돌출부(221)가 삽입] 고정되는 홈 형태의 판넬 고정박스(22)로 구성된다. 2 to 4 and 9, the
힌지 연결박스(21)는 내부에 공간이 형성된 박스 예컨대 사각형 박스이며 채움재(30) 등의 채움이 가능하도록 일측에 개방부가 구비된다.The
판넬 고정박스(22)는 힌지 연결박스(21)의 옆에 형성되며 판넬(220)이 삽입되도록 일부분이 개방 형성된다.The
이와 같은 힌지 연결박스(21)와 판넬 고정박스(22)는 교대로 반복하는 구조이며, 단 제작과 운반 및 시공 등을 고려할 때 도 5에서 보이는 바와 같이, 힌지틀(20)은 하나의 힌지 연결부(21) 및 힌지 연결박스(21)의 일측 이상에 돌출 형성되는 2개의 판넬 고정박스(22)로 구성되어 다수개가 사용되는 것이 바람직하고, 이때 이웃하는 2개의 힌지틀(20)은 이웃하는 판넬 고정박스(22)가 일렬로 배열되어 하나의 판넬(220)이 삽입되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 5, the
힌지틀(20)은 기초블록(10)과 견고하게 고정되도록 하나 이상의 스터드가 갖추어질 수도 있다.The
힌지틀(20)이 힌지 연결박스(21)와 판넬 고정박스(22)가 일체형인 것으로 설명하였으나 본 발명의 목적 달성이 가능한 전제하에 힌지 연결박스(21)와 판넬 고정박스(22)는 각각 단품으로 제작되어 사용될 수도 있다.The
채움재(30)는 콘크리트, 몰탈 등이 사용되며 힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21) 안에 타설되어 힌지틀(20) 안에서 앙카바 셋트(40)를 고정한다.The filling
앙카바 셋트(40)는 기초블록(10)과 아치부(200)의 프레임(210)를 결속하는 자재이며 예를 들어 다수의 앙카바(41)와 앙카플레이트(42)가 조립된 구성이다. 앙카바 셋트(40)를 힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21)에 설치하면 앙카플레이트(42)를 중심으로 하여 앙카바(41)의 일부분은 힌지 연결박스(21)의 내부에 삽입되어 채움재(30)로 고정되고 나머지 부분은 외부로 돌출되어 아치부(200)의 프레임(210)의 고정플레이트(211)에 너트(43)로 결속된다. 앙카바 셋트(40)가 힌지 연결박스(21)에 설치된 후 채움재(30)를 힌지 연결박스(21)에 채울 수 있도록 앙카플레이트(42)는 하나 이상의 채움홀이 구비된다.The
기초블록(10)의 양생이 완료되면 다수의 힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21)와 판넬 고정박스(22)가 교대로 반복되어 프레임(210)과 판넬(220)의 배열 위치로 설치된다.
When the curing of the
상기 힌지부의 보강을 위하여 힌지 연결박스(21) 내부에는 보강 철근(50)이 삽입 설치될 수 있다. 보강 철근(50)은 예를 들어 띠철근과 종철근의 조합으로 구성된다.A reinforcing
이와 같은 힌지식 기초 구조물에 따르면 아치부(200)의 프레임(210)이 기초블록(10)에 직접 용접되지 않고 또한 직접 체결구로 체결되지 아니하므로 아치부와 기초부 접촉면에서 휨모멘트가 발생되지 않고 수평력과 수직력만 발생하는 힌지 거동이 가능하다.
According to such a hinged base structure, since the
도 6에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 힌지식 기초부의 시공 방법은 다음과 같다.As shown in FIG. 6, the method of constructing the base of the hinged portion according to the present invention is as follows.
(S10) 콘크리트 기초블록 시공.(S10) Concrete foundation block construction.
복개 아치 합성구조물의 시공을 위하여 도로의 폭방향 양측에 각각 기초블록(10)을 시공하며, 거푸집을 기초블록(10)의 형상에 맞춰 설치하고 힌지틀(20)을 상기 거푸집에 고정하여 상기 거푸집과 힌지틀(20)에 의해 기초블록(10)의 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 완성한다.In order to construct the composite arch structure, the
상기 거푸집 안에 콘크리트를 타설하고 양생되면 상기 거푸집을 탈형하고 따라서 힌지틀(20)은 기초블록(10)에 설치된다.The concrete is poured into the mold, and when the mold is cured, the mold is demolded, and thus the
따라서, 힌지틀(20)이 거푸집을 겸용함에 따라 이에 따른 거푸집의 탈형 작업을 없앨 수 있고 힌지틀(20)과 기초블록(10) 간의 결속력을 증대할 수 있다.
Accordingly, since the
(S20) 힌지부의 보강철근 설치.(S20) Reinforcement of the hinge portion.
힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21)의 공간에 보강철근(50)을 삽입 설치한다. 물론 본 공정은 보강철근(50)이 적용되는 경우에만 거치는 공정이다.
The reinforcing
(S30) 앙카바 셋트 설치.(S30) Install anchor bar set.
앙카바 셋트(40)는 기초블록(10)과 아치부(200)의 프레임(210)을 결속하는 자재이며, 앙카바 셋트(40)를 힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21)의 개방측에 설치[채움재(30)에 의해 고정될 것이므로 별도로 고정하지 않고 안착하는 것만으로도 가능하다]하고, 이렇게 되면, 앙카플레이트(42)를 중심으로 하여 앙카바(41)의 일부분은 힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21)의 내부에 삽입되고 나머지 부분은 외부로 돌출되어 아치부(200)의 프레임(210)의 고정플레이트(211)에 결속될 것이다.
The anchor bar set 40 is a material that binds the
(S40) 힌지틀 채움재 채움.(S40) Hinge frame Filler filling.
앙카바 셋트(40)의 앙카플레이트(42)에 형성된 채움홀을 통해 힌지틀(20)의 힌지 연결박스(21) 안에 채움재(30)를 채운다. 채움재(30)가 양생(경화)되면 채움재(30)를 매개로 하여 앙카바 셋트(40)가 고정되며 이때 채움재(30)에 의해 형성된 블록은 기초블록(10)과 고정되지 않았기 때문에 아치부(200)의 힌지 거동이 가능하다.The
채움재(30)의 양생을 통해 기초 구조물의 시공이 완료되며, 이어서 도 7에서 보이는 것처럼, 다음과 같은 공정을 통해 복개 아치 합성구조물을 완성한다.
The construction of the foundation structure is completed through the curing of the
(S50) 기초 구조물에 아치부의 프레임 시공.(S50) Construction of arch frame on foundation structure.
완성된 기초 구조물(10)의 앙카바 셋트(40)의 앙카플레이트(42)로부터 돌출된 앙카바(41)가 프레임(210)의 고정플레이트(211)에 형성된 체결공에 관통되도록 프레임(210)을 거치하고, 상기 체결공을 관통하는 앙카바(41)에 너트를 체결하여 프레임(210)을 기초 구조물(100)에 설치한다.
The
(S60) 중앙의 프레임 설치.(S60) Install the center frame.
전 공정을 통해 양측의 기초 구조물(100)에 프레임(210)을 설치하면 양측의 프레임(210) 사이 즉 아치부의 중앙부가 빈 상태이며 중앙의 프레임(210-1)의 양측을 기초 구조물(100)측의 프레임(210)에 연결하여 아치형 프레임을 완성한다. 이 공정은 특허문헌 1 등에 의해 공지된 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.
When the
(S70) 판넬 설치.(S70) Panel mounting.
상기 아치형 프레임의 설치를 완료한 후 판넬(220)을 설치한다. 이때, 기초 구조물(100)에 이웃하는 판넬(220)은 기초블록(10)에 홈 형태로 형성된 판넬 고정박스(22)에 삽입된다.
After the installation of the arched frame is completed, the
지금까지는 힌지 연결박스(21)와 판넬 고정박스(22)를 갖는 힌지틀(20)을 이용한 것으로 설명하였으나, 이러한 구조의 힌지틀(20)을 사용하는 것으로 한정되지 아니하고 기초블록(10)에 각각 홈 형태의 힌지 연결부(11)와 판넬 고정부(12)를 직접 형성하는 것도 가능하다.The
기초블록(10)에 힌지 연결부(11)와 판넬 고정부(12)를 직접 형성하는 것은 이러한 구조의 기초블록(10)에 맞도록 거푸집을 설치하고 콘크리트 타설 및 양생 후 상기 거푸집의 탈형에 의해 이루어진다. The
힌지 연결부(11)와 판넬 고정부(12)가 기초블록(10)에 일체로 형성되더라도 채움재(30)와 앙카바 셋트(40) 등은 동일하게 사용된다.The
힌지 연결부(11)와 판넬 고정부(12)는 서로 연결되며 물론 판넬(220)이 삽입되는 한도 내에서 서로 막힌 구조도 가능하다.
The
먼저 본 발명에 적용되는 아치부는 복개아치 합성구조물의 다양한 아치부가 적용 가능하며, 바람직하게, 특허문헌 1에 나타나 있으므로 구체적인 도면없이 설명한다.The arch part applied to the present invention can be applied to various arch parts of the arch-arch composite structure, and is preferably described in
아치부(200)는 정면에서 볼 때 아치형을 이루며 격자형태로 구성되는 프레임(200)과, 프레임(200)의 상부에 결합되는 다수의 판넬(220)과, 판넬(220)들의 사이에 타설되는 콘크리트 연결부(230)를 포함하여 구성된다. 즉, 프레임(210)이 강재를 재질로 하면서 아치형태로 구성되어 자체 강도가 크기 때문에 판넬(220)의 두께를 최소화할 수 있고, 토압과 하중에 대해 응력분산이 용이하므로 붕괴를 막을 수 있다.The
프레임(210)은 상호간에 터널의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 일렬로 배치되는 다수의 주형 및 상기 주형들의 사이에 상기 주형과 직교하는 방향으로 배치되는 다수의 가로보로 구성되어 전체적으로 격자형태로 이루어진다. 상기 가로보는 상기 주형들의 사이에 배치되어 양측 단부가 상기 주형에 각각 고정된다. 즉, 상기 주형과 상기 가로보로 구성된 상기 프레임(210)은 격자형태이기 때문에 다수의 공간이 형성되고, 이 공간에 상기 판넬(200)이 장착되는 것이다. 상기 주형은 하나의 아치형 빔이 사용될 수도 있으나, 제작, 운반, 보관 등을 감안할 때 다수의 빔이 아치형태로 결합되어 사용되는 것이 바람직하다. 상기 주형과 가로보는 각각 "I"형 단면의 강(鋼)을 재질로 하며, 용접으로 결합되거나 볼트와 너트의 체결구를 통해 결합될 수 있다. 상기 프레임(210)의 주형과 가로보는 구조역학상 터널의 붕괴를 방지할 수 있는 강도와 크기로 이루어진다. The
판넬(220)은 프레임(210)의 상부를 덮어 폐쇄하는 것으로, 강도 보강을 위하여 내부에 격자형 철근[이 철근은 콘크리트 연결부(230)의 타설시 콘크리트 연결부(230)와 결속력되도록 단부가 판넬(220)의 외부로 돌출된다]이 인서트된 콘크리트 정형물로서, 사각형 등 다양한 형태가 가능하다. 판넬(220)은 스터드가 설치된 프레임(210)의 주형과 현장 타설 콘크리트에 의해서 결합되어 합성작용을 유도하며, 상기 프레임(210)의 가로보 방향으로는 상기 가로보 사이의 판넬(220)끼리 현장 타설 콘크리트에 의해 결합한다.The
근접하는 판넬(220)들을 결속하기 위하여 판넬(220) 내부 철근의 단부에 고리부를 각각 형성하여 상기 고리부들을 서로 끼워 결합할 수 있고, 근접하는 판넬(220) 내부의 철근들을 서로 연결하는 커플러를 사용할 수도 있다. 상기 고리부의 경우 상기 고리부의 형상은 서로 끼워질 수 있는 모든 형상이 가능하다.A ring part may be formed at the end of the inner reinforcing
콘크리트 연결부(230)는 상기 프레임(210)과 판넬(220)을 결속하여 강도를 보강하는 기능과 차수 기능을 겸한다. 콘크리트 연결부(230)는 프레임(210)과 판넬(220)이 결합된 후 판넬(220)들의 사이에 현장 타설된다. 물론, 콘크리트 연결부(230)가 현장에서 타설되어 양생을 거치지만 현장 타설부의 면적이 매우 좁기 때문에 양생기간이 길지 않으므로(대략 1주일) 현장에서 콘크리트를 타설하여 터널을 시공할 때보다 공사기간이 짧다.The
콘크리트 연결부(230)의 현장 타설시 프레임(210), 판넬(220)간에 결속력이 증대되어 프레임(210)과 판넬(220)이 서로 분리되지 않도록 상기 프레임(210)의 주형의 상면에는 콘크리트 연결부(230)에 인서트되는 하나 이상의 스터드가 설치될 수 있다. 즉, 상기 스터드와 상기 철근을 매개로 하여 상기 주형과 판넬(220)과 콘크리트 연결부(230)가 결속된다. 판넬(220)이 프레임(210)의 경사를 타고 미끄러지지 않도록 판넬(220)의 양측에는 스터드에 걸려 고정되는 후크가 구비될 수 있다. 물론, 상기 스터드는 상기 후크만 걸리는 별도의 것이 사용될 수도 있을 것이다. 그리고, 판넬(230)은 후크식 고정구조에 한정되지 않고 "L"형강과 체결구를 통해 상기 주형에 고정될 수도 있다. 한편, 상기 주형은 곡선이거나 직선일 수 있으며, 상기 주형이 곡선일 경우에는 근접하는 판넬(220)의 마주하는 단부가 가로보의 상부에 안착되어 상기 가로보가 거푸집의 기능을 수행하며, 상기 주형이 직선일 경우에는 판넬(220)의 마주하는 단부 아래측에 거푸집부가 각각 형성되어 콘크리트 연결부(230)의 콘크리트가 타설되도록 한다. A concrete connection portion (not shown) is formed on the upper surface of the mold of the
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
100 : 기초 구조물,
10 : 콘크리트 기초블록, 11 : 힌지 연결부
12 : 판넬 고정부,
20 : 힌지틀, 21 : 힌지 연결박스
22 : 판넬 고정박스, 30 : 채움재
40 : 앙카 셋트, 50 : 보강철근
200 : 아치부,
210 : 프레임, 220 : 프리캐스트 콘크리트 판넬100: foundation structure,
10: concrete foundation block, 11: hinge connection
12: Panel fixing,
20: hinge frame, 21: hinge connection box
22: panel fixing box, 30: filler
40: Anchor set, 50: Rebar
200: Archibu,
210: frame, 220: precast concrete panel
Claims (5)
콘크리트 기초블록(10)과;
상기 콘크리트 기초블록에 도로의 진행 방향을 따라 각각 홈 형태이면서 교대로 반복하여 형성되어 상기 아치부(200)의 프레임(210)이 힌지 연결되는 힌지 연결부 및 상기 아치부의 프리캐스트 콘크리트 판넬(220)이 삽입 고정되는 판넬 고정부와;
상기 힌지 연결부에 고정 및 상기 아치부의 프레임의 단부에 형성된 고정플레이트(211)에 체결되는 앙카바 셋트(40)와;
상기 힌지 연결부 안에 채워져 상기 앙카바 셋트를 고정함으로써 상기 아치부의 힌지 거동이 가능하도록 하는 채움재(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초구조물.Both side portions of the arch portion 200 including the frame 210 of the steel material and the precast concrete panel 220 installed on the frame are installed on both sides in the width direction of the double- However,
A concrete foundation block 10;
A hinge connection part formed by alternately repeating grooves in the concrete base block along the traveling direction of the road so that the frame 210 of the arch part 200 is hinge-connected and the precast concrete panel 220 of the arch part A panel fixing part to be inserted and fixed;
An anchor bar set (40) fixed to the hinge connection part and fastened to a fixing plate (211) formed at an end of the frame of the arch part;
And a filler (30) filled in the hinge connection part and fixing the anchor bar set to enable hinge movement of the arch part. The hinge foundation structure of the composite arch structure using the steel frame and the precast concrete panel .
상기 제1단계를 통해 시공된 힌지식 기초구조물 사이에 상기 복개아치 합성구조물의 프레임(210)을 설치하고, 상기 프레임에 프리캐스트 콘크리트 판넬(220)을 설치하는 제2단계를 포함하고,
상기 제1단계는 콘크리트 타설에 의해 콘크리트 기초블록(10)을 시공하되 상기 콘크리트 기초블록에 홈 형태의 힌지 연결부와 판넬 고정부가 교대로 반복하여 형성되도록 상기 콘크리트 기초블록을 시공하는 제1-1단계, 상기 제1-1단계를 통해 형성된 힌지 연결부에 앙카바 셋트(40)를 설치 및 상기 힌지 연결부에 채움재를 채워 상기 앙카바 셋트를 고정하는 제1-2단계로 이루어지며,
상기 제2단계는 상기 제1-2단계를 통해 시공된 앙카바 셋트에 상기 복개아치 합성구조물의 프레임(210)의 단부에 형성된 고정플레이트(211)를 접합 및 고정하여 아치형의 골격을 시공하는 제2-1단계, 상기 제2-1단계를 통해 시공된 아치형의 골격에 상기 프리캐스트 콘크리트 판넬을 설치 및 상기 프리캐스트 콘크리트 판넬의 단부를 상기 콘크리트 기초블록에 형성된 판넬 고정부에 삽입하여 설치하는 제2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 판넬과 강재 프레임을 이용한 복개아치 합성구조물의 힌지식 기초 구조물을 이용한 복개아치 합성구조물 시공 공법.A first step of constructing a hinged foundation structure on both sides of the composite arch structure;
A second step of installing the frame 210 of the composite arch structure between the hinged foundation structures constructed through the first step and installing the precast concrete panel 220 on the frame,
In the first step, the concrete base block 10 is constructed by pouring concrete, and the concrete base block is constructed so that the concave hinge connection portion and the panel fixing portion are alternately repeatedly formed on the concrete foundation block. , And an anchor bar set (40) is installed on the hinge connection part formed through the step 1-1, and the anchor bar set is fixed by filling the hinge connection part with a filler material.
In the second step, the fixing plate 211 formed on the end of the frame 210 of the arch-arch structure is joined and fixed to the anchor bar set through the step 1-2 to construct the arcuate skeleton 2-1, a step of installing the precast concrete panel on an arched skeleton constructed through the step 2-1, and inserting an end of the precast concrete panel into a panel fixing part formed on the concrete foundation block 2-2 < / RTI > step. The method of constructing the composite arch structure using the hinged foundation structure of the composite arch structure using the steel frame and the prefabricated concrete panel.
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