KR101479613B1 - 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 연결 방법 - Google Patents

박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 연결 방법 Download PDF

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Abstract

조립 설치가 가능한 박스형 연결보 및 부속부재로 형성되는 바닥판 이음부를 서로 이웃하는 두 개의 강합성 바닥판 사이에 설치함으로써, 기존의 복잡한 이음부를 대폭 단순화할 수 있고, 프리캐스트 강합성 바닥판과 이음부의 내구성 및 피로강도, 바닥판 전체 강성이 증가되도록 강합성 바닥판을 일체화시킬 수 있고, 또한, 프리캐스트 강합성 바닥판간의 연결을 위한 하부작업을 생략함으로써 시공성을 대폭 향상시킬 수 있는, 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 연결 방법 {PRECAST COMPOSITE DECK FOR FORMING DECK JOINT USING CONNECTION BEAM OF BOX-TYPE, AND CONNECTING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 프리캐스트 강합성 바닥판에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 교량용 거더 상에서 프리캐스트 강합성 바닥판(Precast Composite Deck)들을 연결할 경우, 박스형(Box-Type) 연결보(Deck Joint)와 부속 연결부재들을 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 연결 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 교량의 바닥판(Deck)은 거더(Girder) 상면에 소정의 두께로 형성된 판형 구조물로서, 예를 들면, 철근콘크리트로 시공하게 된다. 이러한 바닥판은 거더에 설치한 바닥판용 거푸집을 이용하여 시공하거나 또는 프리캐스트 방식으로 시공하는 방법이 개시되어 있다.
이러한 프리캐스트 방식으로 시공하는 방법은 바닥판 전체를 프리캐스트 제품으로 시공하는 방식, 및 거푸집 기능을 가지는 데크플레이트 방식의 프리캐스트 바닥판을 설치하고 바닥판 콘크리트를 타설하는 방식으로 구분될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 프리캐스트 바닥판들을 나타내는 도면들로서, 도 1a는 종래의 기술에 따른 중공 RC(Reinforced Concrete) 바닥판을 나타내며, 도 1b는 종래의 기술에 따른 I형강과 같은 강재가 내부에 매입된 바닥판 몸통부를 구비한 강합성 바닥판을 나타내며, 도 1c는 종래의 기술에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판(30)을 나타낸다.
도 1a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 중공 RC(Reinforced Concrete) 바닥판(10)은 내부에 중공(11)이 형성되어 있어 경량화가 가능하지만, 인장응력에 취약한 콘크리트(12)가 하부에 위치함으로 균열에 취약하고, 이를 보완하기 위해 프리스트레스를 도입하기도 하지만 얇은 두께의 바닥판 단면 내에서 긴장재인 강선의 사용량과 배치 형태의 한계 등으로 적용지간 길이를 크게 증가시키기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 기술에 따른 중공 RC 바닥판(10)의 경우, 강선의 사용량을 증가시키고 배치 형태를 자유롭게 하기 위해서 부득이 바닥판의 두께를 증가시킬 필요가 있지만, 이럴 경우에 자중이 증가하여 시공성이 저하되고 제작비용이 증가됨으로써 적용에 한계가 있었다.
이러한 종래의 기술에 따른 중공 RC 바닥판(10)의 문제점을 해결하기 위해서, RC 바닥판의 강도 및 강성을 개량한 강합성 바닥판(Composite Deck)이 개시되었다.
구체적으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 I형강(21)과 같은 강재가 내부에 매입된 바닥판 몸통부(22)를 구비한 강합성 바닥판(20)이 개시되어 있는데, 이러한 I형강(21)은 바닥판 몸통부(22)의 강성을 증진시키는 역할을 하고, PC 강연선과 같은 강선(23)을 추가 배치함으로써 바닥판 몸통부(22)의 두께 감소를 기대할 수 있다.
하지만, 이러한 강합성 바닥판(20)은 I형강(21)이 다수 설치됨으로써, I형강(21)과 같은 강재와 콘크리트의 합성을 위해서 다수의 전단연결재가 설치되어야 한다는 문제점이 있고, 또한, 얇은 두께의 바닥판 단면 내에서 강선(23)의 사용량과 배치 형태의 한계 등으로 인해서 프리스트레스 도입에 의한 효과가 크지 않다는 문제점이 있으므로, 강선(23)의 사용량을 증가시키고 배치 형태를 자유롭게 하기 위해서는 슬래브 두께를 증가시킬 수밖에 없다는 한계가 있었다.
또한, I형강(21)은 미리 제작되어 판매되는 형강을 사용하게 되는데, 이러한 I형강(21)의 중량은 너무 크기 때문에 강합성 바닥판(20)의 경량화에 도움을 주기 어렵다는 문제점이 있었다.
전술한 종래의 기술에 따른 강합성 바닥판(20)의 문제점을 해결하기 위해서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 강합성 바닥판(30)이 개시되었다. 이러한 프리캐스트 강합성 바닥판(30)은 T형 빔(31)의 복부에 수평판(34)을 별도로 고정시키고, 상기 수평판(34) 상면에 격자 형태의 세로바 및 가로바(32, 33)를 배치하고, 상기 가로바(33)에는 추가로 철근(35)을 관통시켜 설치하고, 상기 수평판(34) 상면에 콘크리트(36)를 타설하여 형성된다.
전술한 바닥판들이 하나의 구조시스템으로 작용하기 위해서는 바닥판들은 일정한 크기로 제작하고, 교량에 설치할 때 서로 연결시켜 시공해야 한다. 이에 따라 종래의 기술에 따른 바닥판 연결 방법이 많이 소개되어 있다. 예를 들면, 종래의 기술에 따른 바닥판의 연결은 긴장재인 강선에 의해 바닥판을 연결시키는 방법이 있으나, 이러한 방법은 현장 작업이 번잡하고 긴장재의 이완 등 긴장력 손실이 발생할 수 있다는 구조적인 문제점이 있다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 기술에 따른 바닥판들의 연결 상세 및 구성도로서, 도 2a는 강선이나 루프철근을 이용하는 이음부 연결 방법을 나타내고, 도 2b는 보조철물을 이용하여 바닥판들을 서로 연결하는 방법을 나타내며, 도 2c는 콘크리트 전단키와 그라우트를 이용하여 바닥판을 연결하는 방법을 나타내고, 도 2d는 종래의 기술에 따른 강합성 바닥판의 연결구성을 예시하는 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 강선이나 루프철근(42)을 이용하는 이음부 연결 방법의 경우, 강합성 바닥판을 이음부에서 루프철근(42)으로 서로 연결한 후, 바닥판간의 이음부를 그라우팅하게 되며, 이때, 루프철근(42) 이음 공종이 필수적이고, 또한, 바닥판 이음부 철근(41, 43)간에 서로 간섭되는 경우가 많아서 시공성이 매우 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 강선이나 루프철근(42)을 이용하는 이음부 연결 방법의 경우, 공용 중에 이음부 콘크리트(팽창콘크리트)의 균열 파괴로 그 기능을 상실할 수 있고, 이때, 강선이나 루프철근은 전단하중에 저항하는 유일한 구조부재지만, 이들은 단면 강성이 매우 작기 때문에 전단에 대한 강성부재 역할을 수행하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 매입 강재플레이트, 연결철근 등과 같은 보조철물을 이용하여 바닥판들을 서로 연결하는 방법도 소개되어 있지만, 이러한 보조철물의 설치를 위해서는 작업자에 의해 용접이 필요하기 때문에 이음부 성능이 용접 품질에 따라 크게 좌우될 수밖에 없다. 그런데, 이러한 용접 품질의 관리가 사실상 용이하지 않고, 특히, 이음부에 큰 집중하중이 작용하게 되면, 이러한 보조철물만으로는 이음부의 성능을 충분히 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 강합성 바닥판의 연결을 위해 강재를 서로 용접 연결하는 방법도 있지만, 이러한 경우에도 현장에서 용접 품질이 관리되지 않으면 품질이 떨어질 수밖에 없고, 또한, 용접 작업 시공성이 매우 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 강합성 바닥판의 연결을 위해 철근 다웰바 및 특수 전단커넥터를 이용하여 연결하는 방법이 개시된 바 있는데, 이러한 방법은 대부분 특수한 다웰바 및 전단커넥터를 이용해야 하므로 제작 및 비용측면에서 바람직하지 않고, 또한, 이음부 사이에 채움재가 없는 경우가 많기 때문에 반복적인 하중이 작용할 경우, 연결되는 바닥판이 서로 벌어질 수 있고, 이로 인해 이음부에 균열이 발생할 수 있으므로 건축물에 대해서만 그 사용이 제한될 수밖에 없다.
또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 콘크리트 전단키와 그라우트(44)를 이용하여 바닥판을 연결하는 방법도 있는데, 이러한 연결 방법의 경우 시공성이 간단하지만, 현장적용 시에 대부분 균열이 발생하며, 특히, 이동하중이 작용하는 경우에는 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 강합성 바닥판의 연결을 위해서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 양 바닥판의 횡방향 철근(51)은 그 이음부가 루프형태로서 서로 연결되며, 긴장연결재(53, 연결봉)를 연결재 정착부(52)에 긴장시킨 후에 너트(54)를 이용하여 정착시키고 있다. 하지만 이러한 방법은 정착부(52)를 별도로 형성시켜야 하고, 또한, 이음부 연결 문제로 인해 바닥판을 프리캐스트로 제작하여 조립식으로 연결하여 시공하기에는 시공성 및 제작의 편의성이 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.
한편, 선행 기술로서, 전술한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 출원인에 의해 출원되어 특허등록된 대한민국 등록특허번호 제10-1225661호에는 "강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 시공방법"이라는 명칭의 발명의 개시되어 있는데, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 종래의 기술에 따른 강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3의 a)는 사시도이고, 도 3의 b)는 단면도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판(60)은 주인장 빔(61), 중간판(62) 및 가로바(63-1), 세로바(63-2)를 포함하는 상부바(63), 연결슬리브(64), 상부콘크리트(65), 전단키보강용 강재 플레이트(66)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 도 3 및 4를 참조하면, 종래의 기술에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법은, 먼저, 교량용 거더(80)를 횡방향으로 서로 다수를 교량 하부구조물에 거치시키고, 상기 거더(80) 상면에 제1 및 제2 강합성 바닥판(60, 70)을 서로 종방향으로 서로 연결시키게 되는데, 이를 위해서 서로 연결된 제1 및 제2 강합성 바닥판(60, 70)이 서로 인접되도록 거치한다.
구체적으로, 제1 강합성 바닥판(60)은 주인장 빔(61); 중간판(62); 가로바(63-1) 및 세로바(63-2)로 구성된 상부바(63); 그라우트홀이 형성되며 가로바(63-1)의 단부에 형성된 연결슬리브(64); 및 연결슬리브(64)의 그라우트홀에 하단부가 연결된 수직관(64-2)을 포함하고, 이때, 상부콘크리트(65)가 중간판(62)에 의해 상부바(63)와 연결슬리브(64), 수직관(64-2)을 매립하도록 형성되고, 또한, 콘크리트 전단키(65-1)에는 수평관(66-2)이 매립되고, 관통홀(66-1)이 형성된 전단키에는 보강용 강재 플레이트(66)가 이음부에 노출되도록 형성된다.
또한, 전술한 제1 강합성 바닥판(60)에 인접하여 연결될 제2 강합성 바닥판(70)은 주인장 빔(71); 중간판(72); 가로바(73-1) 및 세로바(73-2)로 구성된 상부바(73)를 포함하고, 이때, 상기 상부콘크리트(75)는 중간판(72)에 의해 상부바(73)가 매립하도록 형성된다. 이때, 상기 가로바(73-1)는 제1 강합성 바닥판(60)의 연결슬리브(64)에 삽입될 수 있도록 연장되어 있고, 마찬가지로 콘크리트 전단키(75-1)에는 수평관(76-2)이 매립되고, 관통홀(B)이 형성된 전단키에는 보강용 강재 플레이트(76)가 이음부에 노출되도록 형성된다.
여기서, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(60, 70) 각각의 전단키보강용 강재 플레이트(66, 76)는 서로 약간 이격시켜 놓게 되며, 미리 전단키보강용 강재 플레이트들(66, 76)에 에폭시를 도포하여 서로 접합시키고, 제2 강합성 바닥판(70)의 가로바(73-1)는 제1 강합성 바닥판(60)의 연결슬리브(64)에 삽입시켜 놓는다.
다음으로, 콘크리트 전단키들(65-1, 75-1)에 형성된 관통홀(B)을 관통하여 주인장 빔(61, 71)에 형성된 연결홀(C)에 연결부재를 관통시켜 이음부에 인접한 주인장 빔(61, 71)의 노출된 복부에 체결시켜 역시 제1 강합성 바닥판(60)과 제2 강합성 바닥판(70)을 서로 연결시키게 된다.
다음으로, 제1 강합성 바닥판(60)의 수직관(64-2)에 그라우트재를 충전시켜 전단키보강용 강재 플레이트들을 관통하여 이음부를 경유하여 연결슬리브(64)에 삽입된 가로바(73-1)를 연결슬리브(64)와 일체화시킬 수 있다.
종래의 기술에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판은 전단키보강용 강재 플레이트의 암수 전단키에 의해 연결되고, 연결부재를 콘크리트 전단키에 관통시켜 체결하며, 가로바들을 그라우트재에 의하여 연결함으로써, 서로 확실한 전단저항 능력을 확보할 수 있으므로, 이에 따라 프리캐스트 강합성 바닥판의 이음부가 하중에 의하여 서로 벌어지는 현상을 충분히 방지할 수 있다.
종래의 기술에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판에 따르면, 강합성 바닥판들의 이음부 전단저항 성능을 보다 확실하게 확보할 수 있고, 이음부의 연결 시공이 용이하며, 이음부에 균열 파괴가 발생하는 경우에도 최소한의 전단저항 성능을 확보할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 강합성 바닥판의 측면에 설치된 콘크리트 전단키를 매치캐스트(Match-cast) 방식으로 제작해야 하기 때문에 제작이 복잡하고 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 강합성 바닥판을 제작한 후에 현장으로 이동시킬 때 콘크리트 전단키의 손상이 발생할 우려가 있다. 또한, 가로바 및 긴장연결재로 구성되는 이음부의 설치가 매우 복잡하다는 문제점이 있다.
다시 말하면, 프리캐스트 제작이 가능한 강합성 바닥판 및 그 시공 방법은 시공시간을 단축시킬 수 있고, 제작 품질을 높일 수 있는 공법이지만, 프리캐스트 강합성 바닥판 간에 설치되는 이음부는 구조적 취약부로 작용할 수 있다. 이것은 콘크리트 전단키 내부에 설치되는 각종 부속부재들로 인해서 절대 공간이 부족하여 충분한 양의 콘크리트 타설이 어렵고, 이로 인해서 주변 부속부재와의 부착 손실이 발생할 수 있고, 이로 인해 균열 등과 같은 내구성 문제 및 피로강도가 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 두 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결을 위한 긴장연결재인 연결봉을 설치하기 위해서는 하부작업이 필요하게 되는데, 예를 들면, 교량과 같이 지상에서 비교적 높이 설치되는 구조물의 경우, 다수의 연결봉을 하부에서 볼팅하여 연결하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 이때, 크레인 등 중장비 등을 동원하여 설치할 수 있지만, 이러한 경우에도 교량 상판의 위치가 지면으로부터 10여 미터의 위치에 놓여 있을 경우로 제한된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-1225661호(출원일: 2011년 12월 2일), 발명의 명칭: "강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1225662호(출원일: 2011년 12월 2일), 발명의 명칭: "조립식 프리캐스트 격자형 강합성 바닥판 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1200563호(출원일: 2008년 7월 14일), 발명의 명칭: "콘크리트 크로스 빔을 이용하여 강 주형을 연결한 강 합성교량 및 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-960386호(출원일: 2007년 12월 20일), 발명의 명칭: "거더 합성형 바닥판 패널" 대한민국 공개특허번호 제2012-29625호(공개일: 2012년 3월 27일), 발명의 명칭: "프리캐스트 바닥판을 적용한 강합성 거더교 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-362993호(출원일: 1999년 11월 5일), 발명의 명칭: "프리캐스트 철근콘크리트 바닥판, 이를 구비한 이중합성연속교량 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1192038호(출원일: 2009년 7월 27일), 발명의 명칭: "합성 데크" 미국 등록특허번호 제5,864,910호(출원일: 1997년 1월 27일), 발명의 명칭: "Concrete composite weldless grating" 일본 공개특허번호 제2002-4221호(공개일: 2002년 1월 9일), 발명의 명칭: "강합성 바닥판" 일본 공개특허번호 제2007-154544호, 발명의 명칭: "프리캐스트 콘크리트판을 사용한 바닥판 구조" 일본 공개특허번호 제2007-16594호(공개일: 2007년 1월 25일), 발명의 명칭: "합성 패널 구조 및 패널 교량 구조 및 연속 합성 거더교의 시공 방법"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 조립 설치가 가능한 박스형 연결보 및 부속부재로 형성되는 바닥판 이음부를 서로 이웃하는 두 개의 강합성 바닥판 사이에 설치함으로써, 기존의 복잡한 이음부를 대폭 단순화할 수 있고, 프리캐스트 강합성 바닥판과 이음부의 내구성 및 피로강도, 바닥판 전체 강성이 증가되도록 강합성 바닥판을 일체화시킬 수 있는, 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 연결 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 프리캐스트 강합성 바닥판간의 연결을 위한 하부작업을 생략함으로써 시공성을 대폭 향상시킬 수 있는, 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판은, 서로 종방향으로 이격되어 배치되며 횡방향으로 연장 형성된 복수의 주인장 빔; 상기 복수의 주인장 빔의 복부 사이사이에 수평판 형태로 배치되는 복수의 중간판; 상기 주인장 빔의 복부을 관통하도록 형성된 관통홀(h1)을 통해 삽입되어 주인장빔과 직각으로 교차 형성되며 상기 중간판 상면에 접하도록 배치되고, 상면에 제1 및 제2 슬릿들(S1, S2)이 형성된 복수의 가로바; 상기 가로바의 상부에 주인장 빔과 직각으로 교차 되도록 형성된 횡방향 철근; 및 상기 중간판을 하부거푸집으로 하여 상기 가로바 및 횡방향 철근이 매립되도록 타설된 상부콘크리트를 포함하는 제1 및 제2 강합성 바닥판;의 이음부에 있어서 상기 가로바와 횡방향철근은 상부콘크리트의 측면으로부터 돌출되도록 하며,
상면개방 박스 및 상면개방박스 상부에 수평판 형태로 절곡형성된 상부플랜지를 구비하며, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판 각각의 돌출된 가로바와 조립 체결되는 박스형 연결보; 상기 상면개방 박스의 길이방향과 직각으로 관통하도록 형성된 제2 관통홀(h2)을 관통하는 돌출된 가로바의 상면에 형성된 제2 슬릿(S2)에 각각 체결되어 상기 가로바를 상기 상면개방 박스 내에 고정시키는 고정판; 상기 상부플랜지 상면에 체결되는 보강 플레이트; 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판의 횡방향 철근과 겹치도록 상기 보강 플레이트에 형성된 제4 관통홀(h4)을 관통시켜 배치되는 관통철근; 및 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판을 연결하여 일체화되도록 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판;의 이음부에 타설되는 현장 콘크리트를 포함하는 바닥판 이음부;를 이용하여, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 일체화시키는 것을 특징으로 하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성시키는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 주인장 빔은 하부플랜지와 상기 하부플랜지 상면 중앙에 상부로 연장된 복부로 형성된 T형 빔으로서, 상기 복부에는 제1 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 주인장 빔 복부 사이에 형성된 가로바의 제1 슬릿들(S1)에 삽입되도록 제3 슬릿이 형성되어 상기 가로바 상에 직각으로 교차 체결되는 세로바를 추가로 포함하며, 상기 가로바 및 세로바가 격자(Matrix) 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 보강 플레이트는, 상기 박스형 연결보의 상부플랜지상에 설치되어 체결되는 체결판; 상기 체결판 상면 중앙에 상부로 연장되고, 상기 관통철근이 관통되도록 제4 관통홀이 형성된 수직판; 및 상기 체결판에 형성된 제3 관통홀을 통해 삽입되어 상기 박스형 연결보의 상부플랜지와 상기 체결판을 체결하는 체결부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보강 플레이트의 수직판 및 상기 관통철근은 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판 각각의 상부콘크리트 및 횡방향 철근을 서로 일체화시키는 전단연결재 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 현장 콘크리트는 상기 박스형 연결보와 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판 각각으로부터 연장 돌출된 중간판을 하부 거푸집으로 하고 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판의 측면을 측면 거푸집으로 하여 현장에서 타설됨으로써, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판 각각의 상부콘크리트와 일체화되는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법은,
프리캐스트 제작된 제1 및 제2 강합성 바닥판 사이에 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에 있어서, a) 가로바 및 횡방향 철근이 매입 형성된 제1 강합성 바닥판을 프리캐스트 제작하여 교량용 거더 상에 거치시키는 단계; b) 바닥판 이음부의 박스형 연결보의 일 측면을 상기 제1 강합성 바닥판의 측면에 거치하고, 상기 제1 강합성 바닥판의 가로바가 상기 박스형 연결보의 제2 관통홀(h2)을 관통하도록 상기 제1 강합성 바닥판 및 박스형 연결보를 가조립하는 단계; c) 제2 강합성 바닥판을 상기 박스형 연결보의 타 측면에 거치하고, 상기 제2 강합성 바닥판의 가로바가 상기 박스형 연결보의 제2 관통홀(h2)을 관통하도록 상기 제2 강합성 바닥판 및 박스형 연결보를 가조립하는 단계; d) 상기 바닥판 이음부의 고정판으로 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판들 각각의 가로바의 제2 슬릿(S2)에 각각 체결하여 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판을 상기 박스형 연결보와 일체화시키는 단계; e) 수직판이 형성된 보강 플레이트를 상기 박스형 연결보의 상부 플랜지에 설치하는 단계; f) 상기 보강 플레이트의 수직판에 설치된 제4 관통홀(h4)을 통해 관통철근을 설치하고, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판의 횡방향 철근과 상기 관통철근이 겹치도록 철근겹침 이음부를 형성하는 단계; 및 g) 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판이 연결되도록 상기 바닥판 이음부에 현장 콘크리트를 타설 및 양생시키는 단계를 포함하며, 상기 b) 단계의 바닥판 이음부는, 상면개방 박스 및 상면개방박스 상부에 수평판 형태로 절곡형성된 상부플랜지를 구비하며, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판 각각의 돌출된 가로바와 조립 체결되는 박스형 연결보; 상기 상면개방 박스의 길이방향에 직각으로 관통하도록 형성된 제2 관통홀(h2)을 관통하는 돌출된 가로바의 상면에 형성된 제2 슬릿(S2)에 각각 체결되어 상기 가로바를 상기 상면개방 박스 내에 고정시키는 고정판; 상기 상부플랜지 상면에 체결되는 보강 플레이트;를 포함하며,
상기 보강 플레이트는, 상기 박스형 연결보의 상부플랜지 상에 설치되어 체결되는 체결판; 상기 체결판 상면 중앙에 상부로 연장되고, 상기 관통철근이 관통되도록 제4 관통홀(h4)이 형성된 수직판; 및 상기 체결판에 형성된 제3 관통홀(h3)을 통해 삽입되어 상기 박스형 연결보의 상부플랜지와 상기 체결판을 체결하는 체결부재를 포함하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성시키게 된다.
본 발명에 따르면, 조립 설치가 가능한 박스형 연결보 및 부속부재로 형성되는 바닥판 이음부를 서로 이웃하는 두 개의 강합성 바닥판 사이에 설치함으로써, 기존의 복잡한 이음부를 대폭 단순화할 수 있고, 프리캐스트 강합성 바닥판과 이음부의 내구성 및 피로강도, 바닥판 전체 강성이 증가되도록 강합성 바닥판을 일체화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 프리캐스트 강합성 바닥판간의 연결을 위한 하부작업을 생략할 수 있고, 이에 따라 시공성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 프리캐스트 바닥판들을 나타내는 도면들이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 기술에 따른 바닥판들의 연결 상세 및 구성도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판을 설명하기 위한 도면이다
도 4는 도 3에 도시된 강재 플레이트로 보강된 콘크리트 전단키와 연결부재가 형성된 프리캐스트 강합성 바닥판의 시공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판에서 프리캐스트 강합성 바닥판 및 바닥판 이음부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판에서 프리캐스트 강합성 바닥판의 외형도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법의 시공흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에서 고정판 및 보강 플레이트를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에 의해 시공된 프리캐스트 강합성 바닥판을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판에서 프리캐스트 강합성 바닥판 및 바닥판 이음부의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판에서 프리캐스트 강합성 바닥판의 외형도 및 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판은, 복수의 강합성 바닥판을 연결시키게 된다. 여기서, 도 5 및 도 6에서 제1 강합성 바닥판(100)에 대해서 도시하였지만, 상기 제1 강합성 바닥판(100)과 연결되는 후술할 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 강합성 바닥판(200)도 제1 강합성 바닥판(100)과 동일하게 형성된다.
제1 강합성 바닥판(100)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 주인장 빔(110), 중간판(120) 및 가로바(130), 세로바(140) 및 횡방향 철근(150)을 포함하여 구성되며, 기본적으로 풀 프리캐스트(Full Precast) 방식으로 제작되며, 소정의 두께를 갖는다. 이때, 상기 제1 강합성 바닥판(100)의 두께는 주인장 빔(110)의 저면과 상기 제1 강합성 바닥판(100) 상면까지의 높이를 의미한다. 또한, 상기 제1 강합성 바닥판(100)은 바닥판 이음부(300)에 의해 후술할 제2 프리캐스트 강합성 바닥판(200)과 연결될 수 있다.
제1 강합성 바닥판(100)은 주인장 빔(110), 중간판(120), 가로바(130), 횡방향 철근(150) 및 상부콘크리트(160)를 포함하도록 프리캐스트 제작되며, 상기 가로바(130) 및 횡방향 철근(150)이 상기 상부콘크리트(160)의 측면으로 돌출되도록 형성된다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 주인장 빔(110)은 바람직하게는 T형 빔을 이용한다. 즉, 하부플랜지(111)와 상기 하부플랜지(111) 상면 중앙에 상부로 연장된 복부(112)를 포함하는 T형 강재로서, 일정한 길이를 갖도록 연장 형성되며, 강판 등을 이용하여 T형으로 용접하여 제작할 수 있다. 이러한 주인장 빔(110)은 서로 이격되어 다수가 배치되며, T형 빔이 아닌 I형 단면 등이 사용될 수 있으며, 인장응력을 부담하면서 경량화가 가능한 단면이라면 다양한 단면을 가진 부재를 이용해도 상관은 없으며, 이하, 상기 주인장 빔(110)은 T형 빔을 기준으로 설명한다.
중간판(120)은 후술되는 상부콘크리트(160)의 하부거푸집 역할을 하며, 상기 주인장 빔(110)의 복부(112)의 개략 중앙에 수평판 형태의 강판을 이용하여 형성할 수 있다.
가로바(130)는 가로리브, 가로판 또는 가로막대로도 지칭될 수 있고, 세로바(140)는 세로리브, 세로판 또는 세로막대로도 지칭될 수 있으며, 이러한 가로바(130) 및 세로바(140)는 상기 주인장 빔(110) 상부에 설치되며 상기 중간판(120) 상부에 접하도록 설치된다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가로바(130)는 상기 주인장 빔(110)의 복부(112)에 직각으로 다수가 이격 설치되는 강판재로서, 상기 주인장 빔(110)과 직각으로 교차 형성되도록 설치되며, 또한, 상기 세로바(140)는 상기 가로바(130)에 직각으로 설치되는 강판재로서 형성될 수 있다.
이때, 상기 주인장 빔(110)의 복부(112)도 세로바 역할을 수행할 수 있으므로, 상기 가로바(130)만 설치하고, 상기 가로바(130) 및 주인장 빔(110)의 복부(112)가 서로 직각으로 배치되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 가로바(130)는 중간판(120) 상면에 주인장 빔(110)의 복부(112) 사이에 용접으로 고정시킬 수도 있고, 또한, 상기 주인장 빔(110)의 복부(112) 상면에 형성된 수직홈에 가로바가 끼워지도록 하여 형성시킬 수 있다. 마찬가지로, 상기 세로바(140)도 가로바(130)에 형성된 수직홈에 끼워지도록 설치할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 세로바(140)를 중간판(120)과 함께 주인장 빔(110)의 복부(112) 사이에 설치하고, 상기 주인장 빔(110)의 복부(112)와 상기 세로바(140)에 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀에 상기 가로바(130)가 삽입되도록 설치할 수 있다.
상기 가로바(130)와 세로바(140)는 서로 격자 형태로 연결되어 주인장 빔(110) 상부에 형성되고, 이때, 상기 가로바(130)는 세로바(140)와 같이 판재 형태로 형성할 수 있고, 또는 원형의 관부재로 형성할 수도 있다.
상부콘크리트(160)는 상기 가로바(130) 및 상기 횡방향 철근(150)이 측면으로 돌출되도록 타설되는 콘크리트로서, 상기 중간판(120) 및 박스형 연결보(310)가 하부거푸집 역할을 하게 되고, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판의 측면이 마감판 역할을 수행함으로써 전체 강합성 바닥판을 기준으로 주인장 빔(110)의 상부에 형성된다. 여기서, 상기 상부콘크리트(160)는 상기 주인장 빔(110)의 상부에 위치하므로, 편의상 상부콘크리트(160)로 지칭한다.
제2 강합성 바닥판(200)은 전술한 제1 강합성 바닥판(100)과 실질적으로 동일하게 형성되며, 후술할 도 8에 도시된 바와 같이, 주인장 빔(210), 중간판(220), 가로바(230), 횡방향 철근(250) 및 상부콘크리트(260)를 포함하도록 프리캐스트 제작되며, 상기 가로바(230) 및 횡방향 철근(250)이 상기 상부콘크리트(260)의 측면으로 돌출되도록 형성된다.
도 5 및 후술할 도 8을 참조하면, 바닥판 이음부(300)는 박스형 연결보(310), 고정판(320), 보강 플레이트(330), 관통철근(340) 및 현장 콘크리트(350)를 포함하도록 현장 타설되어 형성되며, 상기 박스형 연결보(310)와 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 가로바(130, 230)를 조립하여 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 연결하게 된다. 즉, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 가로바(130, 230)를 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통시켜 설치하고, 상기 가로바(130, 230) 상에 형성된 제2 슬릿(S2)을 통해 상기 고정판(320)을 조립식으로 끼워서 일체화시키게 된다.
이때, 상기 바닥판 이음부(300)의 박스형 연결보(310)가 가설대 상에서 상부 작업에 의해 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)에 가조립되면, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 상부에서 부속부재인 상기 보강 플레이트(330) 및 관통철근(340)을 설치하고, 현장 콘크리트(350)를 타설하여 상기 바닥판 이음부(300)를 형성하게 된다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 바닥판 이음부(300)의 박스형 연결보(310)는 상면개방 박스(311) 및 상부플랜지(312)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 가로바(130, 230)와 조립 체결된다. 즉, 상기 박스형 연결보(310)의 상면개방 박스(311)는 상면이 개방된 박스 형상으로서, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 가로바(130, 230)가 관통되는 제2 관통홀(h2)이 형성되고, 또한, 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312)는 상기 상면개방 박스(311)의 상부에 형성되어 상기 보강 플레이트(330)와 체결된다. 여기서, 상기 박스형 연결보(310)는 다양한 단면 형태, 예를 들면, 원형 또는 각종 사각형 단면 등이 가능하다. 또한, 상기 보강 플레이트(330)는 다양한 형태로 형성될 수 있고, 상기 박스형 연결보(310) 및 보강 플레이트(330)의 연결하기 위해서 전술한 볼팅 연결 이외에 용접 연결 등 다양한 방법으로 연결될 수 있다.
고정판(320)은 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통하고 있는 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 가로바(130, 230)의 제2 슬릿(S2)에 각각 체결되어 상기 가로바(130, 230)를 상기 박스형 연결보(310) 내에 고정시킨다. 이때, 상기 고정판(320)은 다양한 형태로 형성될 수 있고, 상기 고정판(320) 및 상기 가로바(130, 230)의 연결은 전술한 슬릿 체결 방식 이외에 볼팅 연결이나 용접 연결 등 다양한 고정판 연결이 가능하다.
보강 플레이트(330)는 상기 박스형 연결보(310)를 보강하도록 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312)에 체결된다. 즉, 상기 보강 플레이트(330)의 체결판(331)은 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312) 상에 설치되어 체결되고, 상기 보강 플레이트(330)의 수직판(332)은 상기 체결판(331) 상면 중앙에 상부로 연장되고, 상기 관통철근(340)이 관통되도록 제4 관통홀(h4)이 형성되며, 또한, 상기 보강 플레이트(330)의 체결부재(333)는 상기 체결판(331)에 형성된 제3 관통홀(h3)을 통해 삽입되어 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312)와 상기 체결판(331)을 체결하게 된다.
관통철근(340)은 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 횡방향 철근(150, 250)과 겹치도록 상기 보강 플레이트(330)에 형성된 제4 관통홀(h4)을 관통시켜 배치된다.
현장 콘크리트(350)는 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 연결하여 일체화되도록 현장에서 타설된다. 즉, 상기 현장 콘크리트(350)는 상기 박스형 연결보(310)와 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각으로부터 연장 돌출된 중간판(120, 220)을 하부 거푸집으로 하고 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 측면을 측면 거푸집으로 하여 현장에서 타설됨으로써, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260)와 일체화된다.
여기서, 상기 보강 플레이트(330)의 수직판(332) 및 상기 관통철근(340)은 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260) 및 횡방향 철근(150, 250)을 서로 일체화시키는 전단연결재 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 조립식 설치가 가능한 박스형 연결보(310)와 연결을 위해 부수적으로 필요한 부속부재로서 바닥판 이음부(300)를 형성하기 위한 것으로, 이때, 강합성 바닥판(100, 200)과 박스형 연결보(310)를 서로 연결하기 위한 부속부재는 상기 강합성 바닥판(100, 200)의 내부가 아닌 상기 박스형 연결보(310)의 내부에 설치하며, 또한, 상기 강합성 바닥판(100, 200)간의 접합면은 매치캐스트(Match-cast) 방식과 같은 정밀 제작이 아니라 통상적인 방식을 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 사이에 설치되는 바닥판 이음부(300)의 구조를 크게 단순화하고, 프리캐스트 강합성 바닥판을 용이하게 제작할 수 있다. 즉, 박스형 연결보(310)를 매개체로 하여 그 내부에 부속부재가 설치되기 때문에 강합성 바닥판 본래의 구조에는 변화가 없으며, 따라서 바닥판 이음부(300)의 장기 내구성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
전술한 대한민국 등록특허번호 제10-1225661호에 개시된 프리캐스트 강합성 바닥판과 비교하면, 매치캐스트(Match-cast) 방식에 의한 콘크리트 전단키 제작이 필요 없게 된다. 즉, 종래의 기술에 따른 매치캐스트(Match-cast) 방식으로 제작된 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 암수 형태의 전단키가 정밀하게 제작되지 못하여 틈새가 발생하게 되면 프리캐스트 강합성 바닥판의 설치 자체가 불가능해질 수 있었지만, 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 콘크리트 전단키 제작이 필요 없게 된다.
전술한 대한민국 등록특허번호 제10-1225661호에 개시된 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 연결에 필요한 부속부재가 좁은 공간의 콘크리트 전단키 내에 설치됨으로써, 타설되는 콘크리트와의 부착이 저하되고 균열이 발생할 우려가 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판의 경우, 박스형 연결보를 매개체로 하여 그 내부에 연결에 필요한 부속부재가 설치되기 때문에 강합성 바닥판 본래의 구조에는 변화가 없게 되고, 바닥판 이음부의 구조도 단순화됨에 따라 부속부재와 콘크리트의 부착 문제가 해결될 수 있기 때문에 프리캐스트 강합성 바닥판의 장기 내구성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
[프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법의 시공흐름도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법은, 프리캐스트 제작된 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 사이에 바닥판 이음부(300)를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법으로서, 먼저, 가로바(130) 및 횡방향 철근(150)이 매입 형성되고, 상기 가로바(130) 및 횡방향 철근(150)이 측면으로 돌출된 제1 강합성 바닥판(100)을 프리캐스트 제작하여 교량용 거더(400) 상에 거치시킨다(S110). 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 교량용 거더(400)를 횡방향으로 교량하부 구조물에 거치하고, 상기 거더(400) 상면에 제1 강합성 바닥판(100)을 거치한 후, 후술하는 바와 같이 상기 제1 강합성 바닥판(100) 및 제2 강합성 바닥판(200)을 서로 종방향으로 서로 연결시키게 된다.
다음으로, 바닥판 이음부(300)의 박스형 연결보(310)의 일 측면을 상기 제1 강합성 바닥판(100)의 측면에 거치하고, 상기 제1 강합성 바닥판(100)의 가로바(130)가 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통하도록 상기 제1 강합성 바닥판(100) 및 박스형 연결보(310)를 가조립한다(S120).
다음으로, 제2 강합성 바닥판(200)을 상기 박스형 연결보(310)의 타 측면에 거치하고, 상기 제2 강합성 바닥판(200)의 가로바(230)가 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통하도록 상기 제2 강합성 바닥판(200) 및 박스형 연결보(310)를 가조립한다(S130).
구체적으로, 전술한 도 5 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각은, 서로 이격되어 배치되는 복수의 주인장 빔(110, 210); 상기 복수의 주인장 빔(110) 사이에 직각으로 배치되는 복수의 중간판(120); 상기 주인장 빔(110)에 형성된 관통홀을 통해 삽입되어 직각으로 교차 형성되고, 상기 중간판(120) 상면에 접하도록 배치되고, 상면에 제1 및 제2 슬릿들(S1, S2)이 형성된 복수의 가로바(130); 상기 가로바(130)의 상부에 주인장 빔(110)과 직각으로 교차 형성된 횡방향 철근(150); 및 상기 중간판(120)을 하부거푸집으로 하여 상기 가로바(130) 및 횡방향 철근(150)이 매립되도록 타설된 상부콘크리트(160)를 포함한다.
예를 들면, 상기 주인장 빔(110)은 하부플랜지(111)와 상기 하부플랜지 상면 중앙에 상부로 연장된 복부(112)로 형성된 T형 빔으로서, 상기 복부(112)에는 관통홀(h1)이 형성된다. 또한, 상기 가로바(130)의 제1 슬릿들(S1)에 삽입되도록 제3 슬릿(S3)이 형성되어 상기 가로바(130) 상에 직각으로 교차 체결되는 세로바(140)를 추가로 포함하며, 상기 가로바(130) 및 세로바(140)가 격자(Matrix) 형태로 배치될 수 있다.
다음으로, 상기 바닥판 이음부(300)의 고정판(320)으로 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판들(100, 200) 각각의 가로바(130, 230)의 제2 슬릿(S2)에 각각 체결하여 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 상기 박스형 연결보(310)와 일체화시킨다(S140).
다음으로, 수직판(332)이 형성된 보강 플레이트(330)를 상기 박스형 연결보(310)의 상부 플랜지(312)에 설치한다(S150).
다음으로, 상기 보강 플레이트(330)의 수직판(332)에 설치된 제4 관통홀(h4)을 통해 관통철근(340)을 설치하고, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 횡방향 철근(150, 250)과 상기 관통철근(340)이 겹치도록 철근겹침 이음부를 형성한다(S160). 여기서, 상기 보강 플레이트(330)의 수직판(332) 및 상기 관통철근(340)은 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260) 및 횡방향 철근(150, 250)을 서로 일체화시키는 전단연결재 역할을 수행하게 된다.
다음으로, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)이 연결되도록 상기 바닥판 이음부(300)에 현장 콘크리트(350)를 타설 및 양생시킨다(S170). 여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 현장 콘크리트(350)는 상기 박스형 연결보(310)와 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각으로부터 연장 돌출된 중간판(120, 220)을 하부 거푸집으로 하고 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 측면을 측면 거푸집으로 하여 현장에서 타설됨으로써, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260)와 일체화될 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에서 고정판 및 보강 플레이트를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에서, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 가로바(130, 230)와 상기 박스형 연결보(310)를 조립 설치함에 있어서, 상기 가로바(130, 230)를 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통시켜 설치하고, 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 가로바(130, 230) 상에 형성된 제2 슬릿(S2)을 통해 고정판(320)의 제3 슬릿(S3)을 끼워서 일체화시킬 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 가로바(130, 230)는 다양한 단면 형태, 예를 들면, 원형 또는 각종 사각형 단면 등이 가능하고, 또한, 상기 가로바(130, 230) 상에 형성되는 제1 및 제2 슬릿(S1, S2)은 다양한 단면 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정판(320)은 다양한 형태로 형성될 수 있고, 상기 고정판(320) 및 상기 가로바(130, 230)의 연결은 전술한 슬릿 체결 방식 이외에 볼팅 연결이나 용접 연결 등 다양한 고정판 연결이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에서, 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 가로바(130, 230)와 일체화된 박스형 연결보(310)가 인장에 의해 벌어지는 것을 방지하기 위해서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 박스형 연결보(310) 상부에 보강 플레이트(330)가 설치되며, 이러한 보강 플레이트(330)는 상부에 수직판(332)이 설치되고, 상기 수직판(332)에는 소정의 제4 관통홀(h4)을 설치하여 관통철근(340)이 관통될 수 있도록 한다. 이때, 상기 수직판(332)의 제4 관통홀(h4)을 통해 설치되는 관통철근(340)은 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 횡방향 철근(150, 250)과 철근겸침에 의해 서로 연결될 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에 의해 시공된 프리캐스트 강합성 바닥판을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법의 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 박스형 연결보(310)가 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)과 가조립된 후에 겹침철근이 설치되고, 현장 콘크리트(350)를 타설 및 양생함으로써, 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 연결하는 전체 시공이 완료된다.
구체적으로, 상기 현장 콘크리트(350)는 상기 박스형 연결보(310)와 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각으로부터 연장 돌출된 중간판(120, 220)을 하부 거푸집으로 하고 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 측면을 측면 거푸집으로 하여 현장에서 타설됨으로써, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260)와 일체화될 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법의 경우, 박스형 연결보(310)를 매개부재로 하여 프리캐스트 제작된 제1 및 제2 강합성 바닥판들(100, 200)을 상기 박스형 연결보(310)의 양쪽에 연결되도록 설치하며, 이때, 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)과 박스형 연결보(310)는 고정판(320)에 의해 조립식으로 연결될 수 있고, 이에 따라 용접이나 볼팅이 필요 없게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법의 경우, 가설대 상에서 상부 작업에 의해 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)과 상기 박스형 연결보(310)가 가조립되면, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 상부에서 부속부재인 상기 보강 플레이트(330) 및 관통철근(340)을 설치하고, 현장 콘크리트(350)를 타설하여 상기 바닥판 이음부(300)를 형성할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법은, 전술한 대한민국 등록특허번호 제10-1225661호에 개시된 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법과 달리 볼팅 연결을 위한 강합성 바닥판 하부에서의 하부작업이 필요 없고, 특히, 교량과 같이 높은 위치에 강합성 바닥판을 설치해야 되는 경우에 시공성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
전술한 대한민국 등록특허번호 제10-1225661호에 개시된 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법은 크레인 등의 중장비를 동원하면 강합성 바닥판의 하부에서 볼팅하여 연결할 수 있지만, 이러한 경우에도 교량 상판의 위치가 지면으로부터 10여 미터의 위치에 놓여 있을 경우로 국한되지만, 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 강합성 바닥판 연결 방법은 이에 국한되지 않는다.
전술한 대한민국 등록특허번호 제10-1225661호에 개시된 프리캐스트 강합성 바닥판이 매치캐스트(Match-cast) 방식으로 제작된 콘크리트 전단키에 의해 접합되어 연결될 경우, 정밀하게 제작되지 않으면 바닥판 간에 단차가 발생하여 시공이 매우 어려울 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 현장에서 타설되는 콘크리트를 사용하므로 이러한 문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 제1 강합성 바닥판
200: 제2 강합성 바닥판
300: 바닥판 이음부
400: 교량용 거더(Girder)
110, 210: T형 주인장 빔
120, 220; 중간판
130, 230: 가로바(Horizontal Bar)
140, 240: 세로바(Vertical bar)
150, 250: 횡방향 철근
160, 260: 상부 콘크리트
310: 박스형 연결보(Connection Bar of Box-Type)
320: 고정판(Fixing Plate)
330: 보강 플레이트(Reinforcing Plate)
340: 관통철근(Piercing Rod)
350: 현장 콘크리트
311: 상면개방 박스
312: 상부플랜지(Upper Flange)
331: 체결판
332: 수직판
333: 체결부재

Claims (17)

  1. 서로 종방향으로 이격되어 배치되며 횡방향으로 연장 형성된 복수의 주인장 빔(110, 210); 상기 복수의 주인장 빔(110)의 복부(112) 사이사이에 수평판 형태로 배치되는 복수의 중간판(120); 상기 주인장 빔(110)의 복부(112)을 관통하도록 형성된 관통홀(h1)을 통해 삽입되어 주인장빔(110)과 직각으로 교차 형성되며 상기 중간판(120) 상면에 접하도록 배치되고, 상면에 제1 및 제2 슬릿들(S1, S2)이 형성된 복수의 가로바(Horizontal Bar: 130); 상기 가로바(130)의 상부에 주인장 빔(110)과 직각으로 교차 되도록 형성된 횡방향 철근(150); 및 상기 중간판(120)을 하부거푸집으로 하여 상기 가로바(130) 및 횡방향 철근(150)이 매립되도록 타설된 상부콘크리트(160)를 포함하는 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200);의 이음부에 있어서 상기 가로바와 횡방향철근은 상부콘크리트의 측면으로부터 돌출되도록 하며,
    상면개방 박스(311) 및 상면개방박스 상부에 수평판 형태로 절곡형성된 상부플랜지(312)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 돌출된 가로바(130, 230)와 조립 체결되는 박스형 연결보(310); 상기 상면개방 박스(311)의 길이방향과 직각으로 관통하도록 형성된 제2 관통홀(h2)을 관통하는 돌출된 가로바(130, 230)의 상면에 형성된 제2 슬릿(S2)에 각각 체결되어 상기 가로바(130, 230)를 상기 상면개방 박스(311) 내에 고정시키는 고정판(320); 상기 상부플랜지(312) 상면에 체결되는 보강 플레이트(330); 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 횡방향 철근(150, 250)과 겹치도록 상기 보강 플레이트(330)에 형성된 제4 관통홀(h4)을 관통시켜 배치되는 관통철근(340); 및 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 연결하여 일체화되도록 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200);의 이음부에 타설되는 현장 콘크리트(350)를 포함하는 바닥판 이음부(300);를 이용하여,
    상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 일체화시키는 것을 특징으로 하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주인장 빔(110)은 하부플랜지(111)와 상기 하부플랜지 상면 중앙에 상부로 연장된 복부(112)로 형성된 T형 빔으로서, 상기 복부(112)에는 관통홀(h1)이 형성된 것을 특징으로 하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주인장 빔 복부 사이에 형성된 가로바(130)의 제1 슬릿들(S1)에 삽입되도록 제3 슬릿(S3)이 형성되어 상기 가로바(130) 상에 직각으로 교차 체결되는 세로바(Vertical Bar: 140)를 추가로 포함하며, 상기 가로바(130) 및 세로바(140)가 격자(Matrix) 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 보강 플레이트(330)는,
    상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312) 상에 설치되어 체결되는 체결판(331);
    상기 체결판(331) 상면 중앙에 상부로 연장되고, 상기 관통철근(340)이 관통되도록 제4 관통홀(h4)이 형성된 수직판(332); 및
    상기 체결판(331)에 형성된 제3 관통홀(h3)을 통해 삽입되어 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312)와 상기 체결판(331)을 체결하는 체결부재(333)
    를 포함하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보강 플레이트(330)의 수직판(332) 및 상기 관통철근(340)은 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260) 및 횡방향 철근(150, 250)을 서로 일체화시키는 전단연결재 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 현장 콘크리트(350)는 상기 박스형 연결보(310)와 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각으로부터 연장 돌출된 중간판(120, 220)을 하부 거푸집으로 하고 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 측면을 측면 거푸집으로 하여 현장에서 타설됨으로써, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 상부콘크리트(160, 260)와 일체화되는 것을 특징으로 하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판.
  11. 프리캐스트 제작된 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 사이에 바닥판 이음부(300)를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법에 있어서,
    a) 가로바(130) 및 횡방향 철근(150)이 매입 형성된 제1 강합성 바닥판(100)을 프리캐스트 제작하여 교량용 거더(400) 상에 거치시키는 단계;
    b) 바닥판 이음부(300)의 박스형 연결보(310)의 일 측면을 상기 제1 강합성 바닥판(100)의 측면에 거치하고, 상기 제1 강합성 바닥판(100)의 가로바(130)가 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통하도록 상기 제1 강합성 바닥판(100) 및 박스형 연결보(310)를 가조립하는 단계;
    c) 제2 강합성 바닥판(200)을 상기 박스형 연결보(310)의 타 측면에 거치하고, 상기 제2 강합성 바닥판(200)의 가로바(230)가 상기 박스형 연결보(310)의 제2 관통홀(h2)을 관통하도록 상기 제2 강합성 바닥판(200) 및 박스형 연결보(310)를 가조립하는 단계;
    d) 상기 바닥판 이음부(300)의 고정판(320)으로 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판들(100, 200) 각각의 가로바(130, 230)의 제2 슬릿(S2)에 각각 체결하여 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)을 상기 박스형 연결보(310)와 일체화시키는 단계;
    e) 수직판(332)이 형성된 보강 플레이트(330)를 상기 박스형 연결보(310)의 상부 플랜지(312)에 설치하는 단계;
    f) 상기 보강 플레이트(330)의 수직판(332)에 설치된 제4 관통홀(h4)을 통해 관통철근(340)을 설치하고, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)의 횡방향 철근(150, 250)과 상기 관통철근(340)이 겹치도록 철근겹침 이음부를 형성하는 단계; 및
    g) 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200)이 연결되도록 상기 바닥판 이음부(300)에 현장 콘크리트(350)를 타설 및 양생시키는 단계를 포함하며,
    상기 b) 단계의 바닥판 이음부(300)는, 상면개방 박스(311) 및 상면개방박스 상부에 수평판 형태로 절곡형성된 상부플랜지(312)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 강합성 바닥판(100, 200) 각각의 돌출된 가로바(130, 230)와 조립 체결되는 박스형 연결보(310); 상기 상면개방 박스(311)의 길이방향에 직각으로 관통하도록 형성된 제2 관통홀(h2)을 관통하는 돌출된 가로바(130, 230)의 상면에 형성된 제2 슬릿(S2)에 각각 체결되어 상기 가로바(130, 230)를 상기 상면개방 박스(311) 내에 고정시키는 고정판(320); 상기 상부플랜지(312) 상면에 체결되는 보강 플레이트(330);를 포함하며,
    상기 보강 플레이트(330)는, 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312) 상에 설치되어 체결되는 체결판(331); 상기 체결판(331) 상면 중앙에 상부로 연장되고, 상기 관통철근(340)이 관통되도록 제4 관통홀(h4)이 형성된 수직판(332); 및 상기 체결판(331)에 형성된 제3 관통홀(h3)을 통해 삽입되어 상기 박스형 연결보(310)의 상부플랜지(312)와 상기 체결판(331)을 체결하는 체결부재(333)를 포함하는 박스형 연결보를 이용하여 바닥판 이음부를 형성하는 프리캐스트 강합성 바닥판의 연결 방법.
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